Angew. Chem.:平衡晶格氧析出/再生,高效、持久OER

文摘   2024-10-28 18:00   湖南  
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研究背景

晶格氧机制(LOM)使NiFe层状双氢氧化物(NiFe-LDH)具有优异的析氧反应(OER)活性,但晶格氧的频繁析出和缓慢再生加剧了活性物质的溶解,导致催化剂的结构破坏。为此,通过设计晶格氧的再生来削弱活性物质的溶解,对于提高NiFe(氧)氢氧化物的OER耐久性具有重要意义。强化M−O键是抑制溶解的一种明显的策略,但却阻碍了晶格氧的析出。因此,平衡金属的溶解和晶格氧的再生对NiFe(氧)氢氧化物的OER性能具有重要意义。提供额外的氧来抵消晶格氧是一种克服晶格氧析出与再生之间不平衡的新策略,但存在巨大挑战。

本文要点

1. 构建了NiFe氢氧化物/Ni4Mo合金(NiFe- LDH/Ni4Mo)异质结电催化剂,以Ni4Mo合金作为氧泵为NiFe-LDH提供氧中间体和电子。

2. 原位光谱和第一性原理模拟表明,Ni4Mo的引入显著加强了OH-的吸附,确保晶格氧快速再生。基于NiFe-LDH/Ni4Mo的阴离子交换膜水电解器(AEMWE)在100 mA cm-2下具有超过150小时的持久性。    

3. 氧泵策略为平衡晶格氧的析出和再生提供了有效方案,提高了高效OER催化剂的持久性。

图文内容

Figure 1. Synthesis, structural and compositional characterizations of NiFe-LDH/Ni4Mo.

(图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.



Figure 3. Electrocatalytic OER performance of NiFe-LDH, Ni4Mo and NiFe-LDH/Ni4Mo.
(图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.



Figure 4. In-situ spectroscopic characterizations during OER electrocatalysis.
(图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.


      

 

    

Figure 5. OER catalytic mechanism.
(图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.


      

 

    

Figure 6. Water electrolyzer performance.

(图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.

文献信息

Fengyu Wu, Yongsheng Yu*, Weiwei Yang*, Yanglong Hou* et alEngineering Lattice Oxygen Regeneration of NiFe Layered Double Hydroxide Enhances Oxygen Evolution Catalysis DurabilityAngew. Chem. Int. Ed. 2024.
DOI:10.1002/anie.202413250
https://doi.org/10.1002/anie.202413250   
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