層狀雙氫氧化物是電催化析氧反應的有希望的候選者。不幸的是,與稀有金屬相比,它們的催化動力學和長期穩定性遠不能令人滿意。
在這里,中國石油大學Xiaoqing Lu,Zhaojie Wang,Siyuan Liu研究了鎳鐵層狀雙氫氧化物的耐久性,結果表明,由于金屬溶解而引起的層狀結構的燒蝕是穩定性下降的原因。
文章要點
1)受光系統II中氨基酸殘基的啟發,研究人員報告了一種使用均苯三酸錨定物制備小尺寸鎳鐵層狀雙氫氧化物的策略,其動力學、活性和穩定性優于商業催化劑。
2)通過操作光譜和理論計算進行的基礎研究表明,超疏氣表面有利于產生的氧氣氣泡的迅速釋放,并保護催化劑的結構。金屬和配位羧酸鹽之間通過 C-O-Fe 鍵合進行偶聯,防止金屬物質溶解,從而通過靜態配位穩定電子結構。
3)此外,析氧反應過程中動態演化形成的不配位羧酸鹽充當質子渡輪,加速析氧反應動力學。這項工作提供了一種通過引入具有靜態和動態兼容性的功能配體來實現析氧反應穩定性和動態性能突破的有前景的方法。
參考文獻
Lin, X., Wang, Z., Cao, S. et al. Bioinspired trimesic acid anchored electrocatalysts with unique static and dynamic compatibility for enhanced water oxidation. Nat Commun 14, 6714 (2023).
DOI:10.1038/s41467-023-42292-5
https://doi.org/10.1038/s41467-023-42292-5