电化学过程中高的过电位是阻碍单/双过渡金属(3d-M)氧化物OER实际应用的一个主要原因。近日,香港理工大学Haitao Huang、Xin Luo及Limin Zhou等多团队合作,通过理论计算发现尖晶石氧化物中,Fe在四面体空隙比Ni和Co更积极有利,它可以调节二元NiCo尖晶石氧化物的电子结构,优化OER中间体的吸附能,改进的电子导电率,从而提高OER性能。对刚合成的NiCoFe氧化物催化剂进行X-射线吸收光谱研究发现,Fe优先掺杂在晶格的四面体空隙,使得Ni3+、Co2+在八面体空隙(OER活性位点)的比例增加。这就使得该催化剂具有高的OER性能:电流密度为10 mA cm-2时,过电位仅201 mV cm-2,Tafel斜率为39 mV dec-1,远远优于最先进的NiCo基催化剂。
Yan Liu, Xin Luo,* Limin Zhou,* Haitao Huang*, et al. Valence Engineering via Selective Atomic Substitution on Tetrahedral Sites in Spinel Oxide for Highly Enhanced Oxygen Evolution Catalysis. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.8b13701