对金属氧化的协同碳酸盐和工程打破了OER缩放关系
Keyu Wang1, Shiyi Li1, Jiankun Li1
1State Key Laboratory of Chemical Engineering, School of Chemical Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai, 200237, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|August 21, 2025
概括
引入到铁氧化催化剂打破了氧化演变反应缩放关系,降低了理论的超电位. 这一突破提高了电化学水分效率和催化剂性能.
科学领域:
- 电化学
- 材料科学
- 催化剂
背景情况:
- 氧演变反应 (OER) 对电化学水分裂至关重要,但受到中间结合能量的缩放关系的限制,导致理论上的超电位至少为0.37 eV.
- 目前克服这一瓶的策略很少,阻碍了高效生产的进步.
研究的目的:
- 研究高电子阴性引入对铁氧化 (NiFeOOH) 催化剂的影响.
- 打破OER缩放关系并减少增强催化活性的理论过度潜力.
主要方法:
- 计算模型研究,酸盐和OER中间体 (*OH和*OOH) 之间的相互作用.
- 一种新型催化剂 (NiFeSF-R) 的合成,该催化剂在-铁氧化上具有共吸附的和.
- 在1.0MKOH和离子交换膜水电解器中合成的催化剂的电化学特征.
主要成果:
- 的引入显著缩短了键,促进了质子转移,并将理论的OER超电位降至0.27 eV.
- NiFeSF-R催化剂在304mV的超低电位下达到1.0A cm-2,超过了NiFeS-R和NiFe催化剂.
- 证明了特殊的稳定性,催化剂维持了1.0 A cm-2超过500小时,并在水电解器中达到稳定的性能700小时.
结论:
- 通过引入高电子负性的物种来调整催化剂的局部协调环境是打破缩放关系的有效策略.
- 开发的NiFeSF-R催化剂对高性能和稳定的电化学水分解具有显著的前景.
- 这项工作为设计用于清洁能源的先进电催化剂开辟了新的途径.
