在重建的Ni3S2/NiFeOOH异构接口上进行晶格氧气介导的水氧化
Yeheng Zhang1,2, Tianwen Zheng3, Hong Dai3
1Research Center for Nano Photoelectrochemistry and Devices, School of Chemistry and Chemical Engineering, Southeast University, Nanjing, China.
Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|November 30, 2025
概括
开发高效的氧化演化反应 (OER) 催化剂至关重要. 这项研究介绍了一种异构接口设计的Ni3S2/NiFeOOH催化剂,用于高电流密度应用,该催化剂可激活晶格氧机制 (LOM).
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:
- 开发具有成本效益的氧化演化反应 (OER) 催化剂用于工业应用是具有挑战性的,因为吸附物演化机制 (AEM) 的缩放限制和催化剂不稳定性.
- 现有的催化剂在高电流密度下往往表现不佳.
研究的目的:
- 设计一种异构接口催化剂,克服 AEM 的局限性,提高 OER 的性能.
- 激活格子氧气机制 (LOM) 以提高效率和稳定性.
主要方法:
- 在现场电化学重建Ni3S2/NiFe-LDH以形成Ni3S2/NiFeOOH异界面.
- 操作光谱学,pH依赖动力学和同位素标记研究.
- 理论分析包括密度函数理论 (DFT) 计算.
主要成果:
- 不同界面稳定高价值Ni3+/Fe3+物种,并产生协调不和晶格氧位,激活LOM.
- 通过实验技术证实了LOM的主导地位.
- 催化剂实现了低超电位 (196 mV在10 mA cm-2和305 mV在1000 mA cm-2) 与超过500小时的稳定性.
- 理论分析显示,由于电子带结构在异质接口上的调制,优化了中间吸附.
结论:
- 在催化剂前重建期间的界面电子调制有效地激活了LOM.
- 开发的催化剂为高电流密度OER电催化提供了一个可扩展的策略.
- 这项工作提供了通过控制界面属性来设计先进的OER催化剂的见解.
