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電催化制備綠氫面臨的主要困難是尋找具有高活性和長(zhǎng)時(shí)間壽命的電催化劑。有鑒于此，馬克斯·普朗克協(xié)會(huì)弗里茨-哈伯研究所Beatriz Roldan Cuenya、Helmut Kuhlenbeck等報(bào)道對(duì)電解水的OER半反應(yīng)進(jìn)行研究。電催化分解水的OER半反應(yīng)具有復(fù)雜的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，并且損害反應(yīng)效率。過(guò)渡金屬氧化物是具有前景的OER電催化劑，但是人們對(duì)于過(guò)渡金屬氧化物原子尺度的OER反應(yīng)機(jī)理并不清楚。

主要內(nèi)容

（1）

對(duì)晶面暴露分別為(001)、(111)的外延生長(zhǎng)Co₃O₄，CoFe₂O₄，F(xiàn)e₃O₄幾種薄膜電催化劑的結(jié)構(gòu)-組成-反應(yīng)活性之間的關(guān)系進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)暴露(001)晶面的Co₃O₄反應(yīng)性更高，但是其他兩個(gè)氧化物的(111)晶面反應(yīng)活性更高。

（2）

通過(guò)考察Tafel數(shù)據(jù)的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)(001)晶面的Tafel斜率更低。而且含有Fe的薄膜都具有更低的Tafel斜率。此外，研究發(fā)現(xiàn)Co₃O₄表面在OER電催化反應(yīng)過(guò)程中形成的氧氫氧化物皮膚層比其他氧化物更薄。這種現(xiàn)象的原因是表面缺陷的密度不同，或者Fe阻礙形成表面皮膚層。研究發(fā)現(xiàn)各種氧化物表面形成的皮膚層厚度都低于1 nm。

參考文獻(xiàn)

Earl Matthew Davis, Arno Bergmann, Helmut Kuhlenbeck*, and Beatriz Roldan Cuenya*, Facet Dependence of the Oxygen Evolution Reaction on Co₃O₄, CoFe₂O₄, and Fe₃O₄ Epitaxial Film Electrocatalysts, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.3c13595

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c13595