在隔离的Ru装饰的Co3O4上进行局部压缩应变诱导的抗腐蚀,以实现高效的酸氧演化
Shouwei Zuo1,2, Zhi-Peng Wu1,2, Deting Xu3
1Center for Renewable Energy and Storage Technologies (CREST), Physical Science and Engineering Division, King Abdullah University of Science and Technology, Thuwal, Kingdom of Saudi Arabia.
将单个原子引入氧化物 (Co3O4) 中,可以提高其在酸氧演化反应 (OER) 催化过程中的耐腐蚀性. 这种局部应变效应提高了长期能源应用的催化剂稳定性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 为酸氧演化反应 (OER) 开发稳定的电催化剂对于高效的能量转化技术至关重要.
- 像Co3O4这样的非贵金属氧化物通常在酸性介质中耐腐蚀性差,限制了它们的催化寿命.
研究的目的:
- 调查局部压力应变对增强Co3O4对酸性OER的抗腐蚀性能的影响.
- 探索使用Ru单原子兴奋剂的局部应变和电催化性能之间的相关性.
主要方法:
- 通过将较大的Ru原子纳入Co3O4网格中,合成Ru-doped Co3O4 (Ru-Co3O4).
- 使用操作式X射线吸收研究进行实验性表征,以确认局部菌株.
- 使用量子计算来支持实验发现的理论分析.
- 在高电流密度下对OER稳定性的电触媒测试.
主要成果:
- 单个Ru原子的纳入导致了在Co3O4支中局部压缩应变和晶格扭曲.
- 操作X射线吸收和量子计算证实了局部菌株的存在,由缩短的Co-O键长度证明.
- Ru-Co3O4表现出增强的抗腐蚀性能,抑制金属溶解,并保持OER超过400小时在30 mA cm-2的最小衰变下.
结论:
- 局部压力应变的战略操纵是一种有效的策略,可以提高酸性OER非贵重电催化剂的稳定性.
- Ru-Co3O4系统在酸性环境中显示出强大且持久的电催化应用的巨大潜力.
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