析氧反應(yīng)（OER）是通過綠色手段分解水的逆電化學(xué)反應(yīng)。提高OER的速率可以加快綠色制氫模式中的析氫反應(yīng)（HER）動(dòng)力學(xué)。
在這項(xiàng)工作中，賈瓦哈拉爾尼赫魯高級(jí)科學(xué)研究中心Sebastian C. Peter將原子鈷(Co)摻入Pd2Ge金屬間晶格有助于在Co取代的Pd2Ge上操作生成CoO薄層，CoO表面層中的Co作為單個(gè)金屬位點(diǎn)。因此，該催化劑被命名為Co1?CoO-Pd2Ge。
文章要點(diǎn)
1）高分辨率透射電子顯微鏡、X射線光電子能譜和X射線吸收光譜證實(shí)了CoO的存在，其中一些Co通過取代Pd2Ge晶格中的Pd位點(diǎn)與Ge鍵合。CoO層在析氧反應(yīng)(OER)中的作用已通過使用氬濺射選擇性去除并在蝕刻催化劑上進(jìn)行OER得到驗(yàn)證。
2）原位X射線吸收近邊緣結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)光譜表明，CoO在操作條件下轉(zhuǎn)化為CoOOH(Co3+)，并通過核心Pd2Ge晶格中的Pd原子實(shí)現(xiàn)更快的電荷轉(zhuǎn)移。原位拉曼光譜描述了施加電勢時(shí)CoOOH相的出現(xiàn)，并表明該相隨著電勢和時(shí)間的增加而穩(wěn)定，不會(huì)轉(zhuǎn)化為CoO2。
3）密度泛函理論計(jì)算表明，Pd2Ge晶格會(huì)引起CoO相的畸變，并在非磁性CoOOH系統(tǒng)中產(chǎn)生不成對(duì)的自旋，從而提高OER活性和耐久性。即使在電催化之后，自旋密度的存在也由電子順磁共振波譜證實(shí)。因此，在合成過程中成功合成了金屬間化合物支撐的CoO，并嚴(yán)格驗(yàn)證了金屬間化合物Pd2Ge核在增強(qiáng)電荷轉(zhuǎn)移、產(chǎn)生自旋密度、提高電化學(xué)耐久性以及賦予薄CoOOH覆蓋層機(jī)械穩(wěn)定性方面所起的作用。人們已經(jīng)探索了差示電化學(xué)質(zhì)譜法來可視化反應(yīng)開始期間氧氣的瞬時(shí)產(chǎn)生。
參考文獻(xiàn)
Soumi Mondal, et al, Distortion-Induced Interfacial Charge Transfer at Single Cobalt Atom Secured on Ordered Intermetallic Surface Enhances Pure Oxygen Production, ACS Nano, 2023
DOI: 10.1021/acsnano.3c09680
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c09680
