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Appl. Catal. B:層狀氧化鈷鈉中CoO6八面體的晶格應變和原子置換用于增強電催化水氧化

層狀堿金屬氧化物已成為水氧化中低成本和有前途的電催化劑的候選者。通過調節(jié)層內邊緣共享CoO₆八面體和CoO₂的層間間距或應變，可以提供調整催化劑內在活性的可能性。西安交通大學馬飛教授和南洋理工大學顏清宇教授等人報道了對于高活性 OER 催化劑，探索了在層內有 Ag、Cu、Ce 摻雜的 Na_0.7CoO₂上電化學去鈉的方法，通過引入晶格應變實現了層間和層內調節(jié)的協同作用，優(yōu)化現有的層狀材料，以實現高效的電催化水氧化。

在該項工作中，作者通過鈉電化學去除的方法合成一系列2D Na_xCoO₂和層內有Ag、Cu和Ce摻雜的Na_xCoO₂，以此來實現CoO₆八面體中層間調節(jié)、層間陽離子摻雜和應變。理論計算表明，隨著脫鈉過程中引入的晶格應變，使得表面Co原子d帶中心的正變化及其電子態(tài)密度(DOS)的正位移，從而調節(jié)了△G_OH*。

通過電化學鈉調節(jié)過程，CoO₆八面體中的層間調節(jié)、層內陽離子摻雜和應變對NaCoO₂體系產生了綜合影響，從而顯著提高其催化活性。在OER測試中，經過脫鈉和摻雜的Na_0.7CoO₂催化劑活性得到了提高。另外，脫鈉的Ag-Na_0.7CoO₂電極表現出最佳的OER活性，在1 M KOH溶液中，電流密度為10 mA cm^-2時，過電位為236 mV。Tafel斜率和質量電流密度分別為?48 mV dec^-1和227.8 A g^-1。

Latticestrain and atomic replacement of CoO₆ octahedra in layered sodiumcobalt oxide for boosted water oxidation electrocatalysis. Applied Catalysis B:Environmental, 2021, DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120477.

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120477

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