添加Co3O4用于通过触发格子氧介导机制来增强酸氧演化反应
Xu Zhao1, Yiqun Shao1, Junjie Cai1
1Guangzhou Key Laboratory of Low-Dimensional Materials and Energy Storage Devices, Collaborative Innovation Center of Advanced Energy Materials, School of Materials and Energy, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China.
ACS applied materials & interfaces
|June 14, 2025
概括
这项研究通过用 (Zr) 进行兴奋剂来增强氧化物 (Co3O4) 电催化剂的酸氧演化反应 (OER). 由此产生的Zr-doped Co3O4表现出更好的活性和稳定性,这对于质子交换膜水电解器 (PEMWE) 至关重要.
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:
- 高性能电催化剂对于质子交换膜水电解剂 (PEMWE) 中的酸氧演化反应 (OER) 是必不可少的.
- 螺旋式氧化物 (Co3O4) 是有前途的,但其性能优于贵金属催化剂.
- 在酸性介质中提高CO3O4的活性和稳定性仍然是一个关键的挑战.
研究的目的:
- 为了提高酸性OER的Co3O4的催化性能.
- 研究 (Zr) 兴奋剂对Co3O4结构和OER活性的影响.
- 阐明增强的催化性能背后的机制.
主要方法:
- 在八面体间隙中通过合合成Zr-doped Co3O4 (Zr_xCo3-xO4).
- 电化学测试用于评估OER活性和在酸性条件下的稳定性.
- 在现场进行电化学试验和理论计算 (例如,DFT) 以分析反应机制和电子结构.
主要成果:
- Zr-doped Co3O4 (Zr_xCo3-xO4) 在酸性介质中显著增强了OER活性和快速动力学.
- 该材料表现出极好的稳定性,保持100 mA cm-260小时.
- Zr 兴奋剂促进了晶格氧介导机制 (LOM),并通过增强的 Co d-O p 轨道杂交优化中间吸附.
结论:
- 兴奋剂有效地提高了 spinel Co3O4 在酸性环境中的 OER 性能和稳定性.
- 性能提升归功于触发的晶格氧介导机制 (LOM) 和优化的电子结构.
- 在PEMWE应用中,Zr-doped Co3O4为贵金属催化剂提供了一个有希望的替代品.
