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探索有效的策略來克服析氧反應(yīng)(OER)電催化劑的性能限制對于H₂O分解、CO₂還原、N₂還原等電催化應(yīng)用至關(guān)重要。

近日，東華大學(xué)Shude Liu，哈工大Junlei Qi，名古屋大學(xué)Yusuke Yamauchi提出了可調(diào)的、寬范圍的尖晶石氧化物應(yīng)變工程以提高OER活性。

文章要點(diǎn)

1）在熱膨脹NiFe₂O₄納米顆粒與非膨脹碳纖維基片的鍵合過程中，晶格應(yīng)變受界面熱失配的調(diào)節(jié)。拉伸晶格應(yīng)變使費(fèi)米能級附近的能帶變平，降低了軌道占有率，有效地增加了費(fèi)米能級附近的電子態(tài)數(shù)目，減小了贗能隙。

2）因此，應(yīng)變NiFe₂O₄速率決定步驟的能壘降低，在10 mA/cm²下實(shí)現(xiàn)180mV的低過電勢。在具有應(yīng)變NiFe₂O₄納米粒子的非對稱堿性電解池中，在10 mA/cm²下實(shí)現(xiàn)了1.52?1.56 V的總水分解電壓范圍（無iR校正），并且其穩(wěn)健的穩(wěn)定性得到了驗(yàn)證，100h后電壓保持率約為99.4%。此外，當(dāng)前的工作證明了使用其他尖晶石鐵氧體系統(tǒng)（包括鈷、錳和鋅鐵氧體）調(diào)整OER性能的普遍性。

參考文獻(xiàn)

Yaotian Yan, et al, Tensile Strain-Mediated Spinel Ferrites Enable Superior Oxygen Evolution Activity, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c08598

https://doi.org/10.1021/jacs.3c08598