层状双氢氧化物(LDHs)是碱性电解质中析氧反应(OER)最具活性和研究最多的催化剂之一。但是,之前的工作要么集中于少量的LDHs,要么采用结构控制受限的合成途径,要么采用非本征活性指标。这阻碍了统一的结构活性关系的构建。近日,柏林工业大学Fabio Dionigi,普渡大学Zhenhua Zeng等通过实验与计算结合研究了碱性条件下定义明确的3d过渡金属结晶LDHs的固有OER活性。
本文要点:
1)作者通过新开发的具有原子结构控制的合成策略,获得了一系列结晶的α-MA(II)MB(III)LDH和β-MA(OH)2电催化剂(MA = Ni,Co和MB = Co,Fe,Mn)。
2)作者通过电化学活性表面积归一化进一步推导了它们的固有活性,发现了这一趋势:NiFe LDH,CoFe LDH,无Fe含钴催化剂和无Fe-Co镍基催化剂。
3)理论反应性模型研究表明,固有活性趋势源自反应中心的双金属位点性质,这导致化合物依赖性协同作用;以及各种比例关系,这些关系可用于设计性能更高的催化剂。
Fabio Dionigi, et al. Intrinsic Electrocatalytic Activity for Oxygen Evolution of Crystalline 3d‐Transition Metal Layered Double Hydroxides. Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI: 10.1002/anie.202100631