AM:一种富Fe表面介孔单晶在催化析氧中实现超低过电位
Nanoyu Nanoyu 2022-03-16


析氧反应(OER)是水分解和金属-空气电池中的关键反应,而过渡金属氢氧化物催化剂则表现出最高的电催化效率。将氢氧化物变薄以获得更多的表面通常不会增加活性中心的数量,真正的活性中心是边缘。

近日,北京科技大学Mingli Qin,贾宝瑞提出了一种新型的富铁表面氢氧化物MSC的设计,以增强电催化OER。

文章要点

1β-Ni(OH)2 MSCs介孔周围的边缘产生了更多的真实活性中心,使非活性基面变得具有活性,而这些位置上的Fe修饰进一步提高了活性。结果显示,具有混合价态Fe修饰的β-Ni(OH)2 MSC催化剂表现出185 mV的超低η10,在目前最先进的氢氧化物OER催化剂中具有最佳性能。

2研究发现,单晶性质确保了结构的稳定性,并在OER过程中加速了电子转移。在Fe溶出量极低的情况下,该催化剂循环10000次后电流降可忽略不计,其稳定性远高于其他氢氧化物催化剂。在350 mV的过电位下,基于Fe原子的周转频率(TOF)高达16.9 s-1。因此,当MSCs用作催化剂核时,Fe的利用是有效的。

这项工作展示了一种合成MSC材料的改进机制,即伴随着胶束吸附的螺旋位错驱动螺旋生长机制,并突出了MSCs的结构设计如何同时提高其活性和稳定性,以实现高效催化。

 

参考文献

Yong Wang, et al, Mesoporous single crystals with Fe-rich skin for ultra-low overpotential in oxygen evolution catalysis, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202200088

https://doi.org/10.1002/adma.202200088


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