JACS：La促进OER的机理
学术
2024-12-23 19:57
上海
增强电催化剂OER性能的方法主要是在过电势下得到更高的电流密度，但是将更低过电势具有更高电流密度的电催化剂认为是性能优越的电催化剂并不保险，这是因为晶格容易发生损坏和无定形化，显著增强催化活性位点的数目。有鉴于此，哈佛大学Daniel G. Nocera等报道发现La3+修饰的Co3O4就是这种情况。要点1. 通过粉末XRD表征、Raman光谱、EXAFS表征，揭示La修饰Co3O4导致降低长程有序，增加无定形。通过原位表征发现这种情况导致晶格损坏变得更加剧烈。增加La3+的浓度导致OER过电势降低，当La的量达到17 %，取得最高的活性。HRTEM表征和电子衍射图样清楚的表明OER催化反应过程中形成无定形覆盖层，当催化剂加入La3+后，这种现象更加显著。要点2. 在OER催化反应后，测试O 1s XPS发现晶格氧损失的现象，而且羟基化/缺陷氧原子对应的峰强度增加，这与形成无定形Co(O)x(OH)y物种覆盖层符合。这项研究结果表明La3+离子（以及其他金属离子）改善氧化物催化活性的原因是Co3O4晶格损坏后，形成更多端基八面体结构Co(O)x(OH)y位点，而不是增强本征催化活性。Alaina C. Hartnett, Ryan J. Evenson, Agnes E. Thorarinsdottir, Samuel S. Veroneau, and Daniel G. Nocera*, Lanthanum-Promoted Electrocatalyst for the Oxygen Evolution Reaction: Unique Catalyst or Oxide Deconstruction?, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c14696https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c14696
