邵宗平/胡志伟AM：工况表征研究电化学氧化中模型氧化物的时空重构
学术
2024-12-04 18:19
上海
四面体、棱锥体和八面体金属氧配位配体是所有金属氧化物结构的基本组成部分。了解它们在电化学氧化过程中的时间空间行为影响，对于各种应用至关重要。但是由于设计模型氧化物和表征的挑战，这个问题仍未得到解决。有鉴于此，科廷大学邵宗平教授、马克斯·普朗克固体化学物理学研究所胡志伟教授等报道通过先进的原位表征技术和系统的理论计算，在模型氧化物上建立了产氧性能和表征结构特性之间的关系。要点1. 与四面体和八面体结构相比，金字塔结构由于其原始的不饱和和不对称特征以及反应过程中活性z2轨道上恒定的单电子占据，更容易受到OH-攻击，导致表面到体重构为具有边共享构型的活性非晶高价CoOOHx。这伴随着离子溶解并且产生纳米空间，离子溶解的趋势为Sr2+>Ba2+>La3+>Y3+。要点2. Operando软X射线吸收光谱表明，随着时间的推移，由于Co—O化学键共价性的增强和更高的能量势垒，非均匀脱氢过程会变得更加困难（Co3+OOH→Co3+/4+OOHx→Co4+OO）。晶格氧参与活性CoOOHx的形成，但牺牲了稳定性。这项研究为了解决活性-稳定性之间的权衡，提出了一种离子调控策略，能够同时提高电极和器件的活性和稳定性。Daqin Guan, Hengyue Xu, Yu-Cheng Huang, Chao Jing, Yoshihiro Tsujimoto, Xiaomin Xu, Zezhou Lin, Jiayi Tang, Zehua Wang, Xiao Sun, Leqi Zhao, Hanwen Liu, Shangheng Liu, Chien-Te Chen, Chih-Wen Pao, Meng Ni, Zhiwei Hu, Zongping Shao, Operando Studies Redirect Spatiotemporal Restructuration of Model Coordinated Oxides in Electrochemical Oxidation, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202413073https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202413073
