下面列舉近期關(guān)于OER重構(gòu)現(xiàn)象的部分工作!
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的陳潔潔等人設(shè)計了一種形狀可控的FeNi2S4作為一種高效的OER電催化劑。該催化劑10mA cm-2時的過電位為250 mV,Tafel斜率為62 mV dec-1,優(yōu)于商業(yè)RuO2催化劑。研究發(fā)現(xiàn),其優(yōu)越的OER催化活性來源于FeNi合金效應(yīng)和催化表面發(fā)生重構(gòu)。
Nanostructured metallic FeNi2S4 with reconstruction to generate FeNi-based oxide as a highly-efficient oxygen evolution electrocatalyst,Nano Energy,2020.
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105619
華東理工大學(xué)的江浩教授、李春忠教授、北京大學(xué)的郭少軍研究員等人展示了一種新的、由電化學(xué)驅(qū)動的F激活催化劑表面發(fā)生重構(gòu)的策略,可有效將超薄的NiFeOxFy納米薄片轉(zhuǎn)化為富Fe的Ni(Fe)OxHy相。
經(jīng)電化學(xué)活化后的電催化劑在10mA cm-2時的過電位為218±5 mV,Tafel斜率低至31±4 mV dec-1,這是已報道具有最佳OER活性的NiFe基OER電催化劑之一。原位拉曼光譜測試表明,活化后表面形成了富Fe的Ni(Fe)OxHy活性相,同時極大地優(yōu)化了表面潤濕性和氣泡在催化劑表面的釋放。
Fluorination-enabled Reconstruction of NiFe Electrocatalysts for Efficient Water Oxidation,Nano Letters,2020.
https://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c03950
武漢理工大學(xué)的麥立強教授、吳勁松教授等人提出了“蝕刻-浸出-重構(gòu)”策略,在電化學(xué)氧化過程中,水合物預(yù)催化劑NiMoO4·xH2O中結(jié)晶水與MoO42-發(fā)生共浸出效應(yīng),同時表面重構(gòu)形成NiOOH。研究發(fā)現(xiàn),通過對比退火后的NiMoO4,通過堿溶液的蝕刻、預(yù)催化劑中結(jié)晶水的共浸出,可有效引起NiMoO4·xH2O催化劑在OER電勢下的深度自重構(gòu),而NiMoO4僅能在表面發(fā)生重構(gòu)現(xiàn)象。
通過系統(tǒng)表征,結(jié)果表明,所制備的OER催化劑具有獨特的納米結(jié)構(gòu),有效避免顆粒在工作過程中發(fā)生團聚,并使得催化組分得到充分利用。此外,作者通過往溶液中加入額外的Fe,有助于催化劑在重構(gòu)過程中原位形成Fe-NiOOH,進一步提高NiOOH的OER活性。研究發(fā)現(xiàn)其可穩(wěn)定工作至少1350小時,有望應(yīng)用于工業(yè)電解水裝置。
Complete Reconstruction of Hydrate Pre-Catalysts for Ultrastable Water Electrolysis in Industrial-Concentration Alkali Media,Cell Reports Physical Science,2020.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666386420302599
復(fù)旦大學(xué)的趙東元院士、澳大利亞莫納什大學(xué)的Cordelia Selomulya教授、斯坦福大學(xué)的Jing Tang等人報道了一類具有核殼結(jié)構(gòu)的OER預(yù)催化劑NiMoFeO@NC,由NiMoO4(核)和NiFe/NiFeOx納米顆粒組成的N摻雜非晶碳(殼)所構(gòu)成,在電化學(xué)氧化過程中,可實現(xiàn)MoO42?的快速溶解和Fe摻雜NiOOH的快速形成。
通過超快且深度的自重構(gòu)過程,獲得大量OER活性物種。原位拉曼光譜、電子顯微鏡、XPS能譜和電化學(xué)測試表明,自重構(gòu)后的NiFeOOH/NiFe-LDH表現(xiàn)出比NiMoFeO@NC更好的OER活性,具有超低過電位(在電流密度為50 mA cm-2、100 mA cm-2下過電位分別為270 mV、290 mV),以及長期穩(wěn)定性(在電流密度為100 mA cm-2下可穩(wěn)定工作24h)。
Anion Etching for Accessing Rapid and Deep Self-Reconstruction of Precatalysts for Water Oxidation,Matter,2020.
https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.09.016
華中科技大學(xué)游波教授、韓國成均館大學(xué)的Pil J. Yoo教授等人綜述了近期OER電催化劑發(fā)生重構(gòu)現(xiàn)象的研究進展以及未來的發(fā)展與挑戰(zhàn)。首先,作者介紹了OER的基本原理,并列舉了用于生成和表征OER納米催化劑中重建活性位點的實驗方法。
接著,作者討論了最新關(guān)于OER電催化劑重構(gòu)與活性優(yōu)化的研究進展,特別強調(diào)了催化表面動力學(xué)和活性之間的相關(guān)性。最后,作者展望了利用表面重構(gòu)從而促進OER在提高清潔能源轉(zhuǎn)化裝置效率方面的應(yīng)用。
Reconstructed Water Oxidation Electrocatalysts: The Impact of Surface Dynamics on Intrinsic Activities,Advanced Functional Materials,2020.
https://doi.org/10.1002/adfm.202008190
中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所的王家成研究員、馬汝廣副研究員、北京工業(yè)大學(xué)劉丹敏教授等人將結(jié)晶Ni1.5Sn納米顆粒嵌入非晶triMPO4(M=Sn、Ni,、Fe)基質(zhì)中,制備了一種新型玻璃陶瓷Ni1.5Sn@triMPO4。由于玻璃陶瓷Ni1.5Sn@triMPO4中較易形成Sn空位,以及在VO位點上PO43-的高吸附能,這種獨特的結(jié)晶-非晶納米結(jié)構(gòu)協(xié)同加速了表面活性Ni(Fe)OOH物相的重構(gòu)。
DFT計算表明,剩余的PO43-和VO位點導(dǎo)致了鄰近Ni原子的電子消耗,并使d帶中心更接近費米能級。這種電荷再分布優(yōu)化了金屬氫氧化物上OH*和OOH*中間體的吸附,并促進OER活性。
A glass‐ceramic with accelerated surface reconstruction toward the efficient oxygen evolution reaction,Angewandte Chemie International Edition,2020.
https://doi.org/10.1002/anie.202014210
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