过渡金属钴（氧）氢氧化物是一种很有前途的析氧反应（OER）催化剂。研究发现，通过掺杂铬可以显著增强其活性；然而，尚不清楚最佳催化剂元素组成以及Cr的作用机理。
近日，澳大利亚悉尼大学陈元教授报道了将密度泛函理论（DFT）计算和系统的催化剂表征相结合以解决上述两个问题。
文章要点
1）研究人员在DFT计算的指导下，合成了一系列具有系统调节的元素组成的非晶态三元Co-Fe-Cr(氧)氢氧化物。根据不同的实验参数建立了催化剂的性能图谱，结果表明，最佳的Co5Fe3Cr2(氧)氢氧化物的过电位为2 32 mV，电流密度达到10 mA cm−2。同时具有1486 A g−1的钴基质量活性和0.23 s−1的高周转频率，比单金属Co(氧)氢氧化物高出两个数量级。
2）X射线吸收光谱和光电子能谱分析表明，Cr促进Co原子占据八面体位置，改变了Co的电子结构。准Operando电子能量损失谱进一步实验证实，Cr加速了Co2+向高价物种的预氧化，从而显著提高了催化活性。
这些发现为Co-Fe-Cr(氧)氢氧化物作为有效的OER催化剂铺平了道路。
参考文献
Junsheng Chen, et al, Co–Fe–Cr (oxy)Hydroxides as Efficient Oxygen Evolution Reaction Catalysts, Adv. Energy Mater. 2021
DOI: 10.1002/aenm.202003412
https://doi.org/10.1002/aenm.202003412
