通过调整层叠的双氧化物上的界面铁吸附,促进氧气进化反应
Dewen Hou1, Haiying He2, Frederick Agyapong-Fordjour3
1Center for Nanoscale Materials, Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois 60439, United States.
ACS applied materials & interfaces
|June 30, 2025
概括
电解质中的铁增强了和层双氧化物 (NiAl-LDHs) 中的氧化演化反应 (OER). 化交的NiAl-LDHs由于协同效应和减少离子溶解,优化水电解以生产的优异性能.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 优化水电解以生产气需要了解离子-电极相互作用.
- 层状双氧化物 (LDH) 是有前途的电极材料,但它们在氧化演化反应 (OER) 中的性能需要提高.
研究的目的:
- 研究电解铁 (Fe) 和介层离子对NiAl-LDHs的OER性能的协同作用.
- 阐明在Fe的存在下改善OER活动背后的机制.
主要方法:
- 合成NiAl-LDHs与不同的中间层离子 (CO3^2-, Cl^-, Br^-).
- 对OER活动进行电化学测试.
- 使用X射线吸收光谱和电子显微镜进行材料表征.
- 在现场进行电化学测量 (SPRDE-ICP-MS),以研究离子溶解.
- 第一个原则计算,以了解反应机制.
主要成果:
- 具有不同介层离子的NiAl-LDHs显示了没有Fe的类似OER活性.
- 添加显著提高了OER性能,其中LDH-Br >LDH-Cl >LDH-CO3^2-.
- 虽然LDH结构保持稳定,但化离子部分溶解,Br-间隔材料的溶解较小.
- 理论计算证实了热力学偏好Br^-间隙和更强的Fe(OH) 3吸附在LDH-Br上,增强了OER.
结论:
- 电解质Fe和介层离子,特别是Br^-的协同作用显著增强了NiAl-LDHs中的OER活性.
- 在LDH-Br中减少离子溶解有助于其卓越的稳定性和性能.
- 这些发现为设计用于高效水电解和生产的先进分层材料提供了机械洞察力.
