在中等氧中激活晶格氧,以促进增强氧的进化反应

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:

• 光电化学 (PEC) 水分离对于可持续生产至关重要.
• 氧化演化反应 (OER) 在光阳极的低效率限制了整体PEC性能.
• 开发高效和稳定的OER催化剂对于推进PEC技术至关重要.

研究的目的:

• 开发一种新的中氧化物催化剂,用于增强光电化学水分解.
• 通过在BiVO4基板上的*in situ*生长来优化催化剂的电子结构.
• 研究复合材料中的催化机制和协同效应.

主要方法:

• CoFeMnMoOx/BiVO4复合光电极通过*in situ*生长的合成.
• 在性条件下进行光电化学性能测试.
• 密度函数理论 (DFT) 计算以阐明反应机制.
• 在水氧化反应之前和之后对材料特性进行分析.

主要成果:

• CoFeMnMoOx/BiVO4光电极在1.23V与RHE相比,实现了5.58mA cm-2的光电流密度.
• 催化剂在PEC水分裂过程中表现出低超电位和出色的稳定性.
• DFT的计算和实验结果确定了Fe,Co和Mo作为活跃的OER站点,Mn增强了活性和电子转移.
• 一个晶格氧介导机制被证实主导了OER路径.

结论:

• 开发的中氧化物催化剂显著提高了PEC水分裂的效率.
• 多金属协同效应和晶格氧介导是提高OER性能的关键.
• 中等氧化物通过光电化学水分裂在高效的生产中显示出很大的应用潜力.