開發具有優化界面質量和電荷傳輸特性的高效(共)催化劑對于通過電化學水分解增強析氧反應(OER)至關重要。
在這里,廈門大學Yang Cao,北京航空航天大學宮勇吉教授報道了單原子厚的六方氮化硼(hBN)作為一種有吸引力的助催化劑,具有增強的OER效率。
文章要點
1)各種電催化電極均采用致密且不滲透的厘米級六方氮化硼薄膜封裝,因此只有六方氮化硼表面直接暴露于活性物質。例如,hBN覆蓋的Ni-Fe(氧)氫氧化物陽極表現出超低塔菲爾斜率~30 mV dec?1,反應電流提高約10倍,達到~2000 mA cm?2(過電勢~490mV)超過150小時。
2)研究發現六方氮化硼助催化劑的質量活性比商業化催化劑高出五個數量級。通過同位素實驗和模擬,研究人員將結果歸因于絕緣助催化劑上含氧中間體的吸附,其中局域電子促進了電極上的去質子化過程。由于其最終厚度,六方氮化硼薄膜封裝幾乎沒有觀察到電子傳輸阻抗。
研究工作還提供了對電極第一原子層界面反應機制的見解。
參考文獻
Lu, Y., Li, B., Xu, N. et al. One-atom-thick hexagonal boron nitride co-catalyst for enhanced oxygen evolution reactions. Nat Commun 14, 6965 (2023).
DOI:10.1038/s41467-023-42696-3
https://doi.org/10.1038/s41467-023-42696-3