大碗 催化进展 2024年10月02日 12:01 河南
第一作者: Xu Luo
通讯作者:木士春
通讯单位:武汉理工大学
研究背景与内容同时激活金属和晶格氧位点,通过提供高可用性的活性位点和介导催化活性/稳定性来构建兼容的多机制催化剂,有望用于析氧反应(OER),但仍存在重大挑战。
本文通过对NiMoO4·xH2O@Fe,S在OER过程中的完全重构,构建了Fe和S双调制的NiFe氢氧化物(R-NiFeOOH@SO4),并通过原位光谱/质谱和化学探针证实了金属/氧位点同时优化的吸附物演化机制和晶格氧氧化机制的相容性。
研究要点要点1. 本研究采用水合物NiMoO4作为预催化剂,化学刻蚀法引入Fe和S作为调制剂,在电化学活化过程中诱导出丰富的结构缺陷,促进其完全重构为R-NiFeOOH@SO4活性。表征证据表明,阳极活化触发了金属和晶格氧位的氧化还原,并涉及氧空位的形成和再填充。
要点2.密度泛函理论(DFT)计算表明,引入Fe作为AEM途径的活性位点,优化了OER中间吸附,而引入S显著刺激了晶格氧活性,增加了OER的LOM途径占用率。通过Fe和S的调节,R-NiFeOOH@SO4体系实现了AEM和LOM途径的协同催化,最大限度地利用了表面金属和氧活性位点,提高了OER催化活性。
图1:催化剂的制备及结构。
图3:催化剂的电催化OER性能。
参考文献:Xu Luo, Hongyu Zhao, Xin Tan. et al. Fe-S dually modulated adsorbate evolution and lattice oxygen compatible mechanism for water oxidation. Nature Communications. (2024).
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