OER是能源和環境領域可持續發展的關鍵,因此需要開發高性能OER電催化劑,這需要人們在工況條件更加深入理解催化劑的結構-性能。有鑒于此,清華大學肖海副教授等報道在OER電催化反應過程中發現Fe離子摻雜的Ni-LDH的新型機理,這種新型OER機理是Fe摻雜的Ni-LDH形成瞬態活性位點(FAS, fleeting active sites)。
本文要點
通過大正則系綜方法與微動力學建模,發現Ni-LDH催化劑的FAS機理與電勢有關,發現瞬態活性位點促進(FAST, fleeting-active-site-thrust)機理能夠通過分子內的氧耦合路徑,產生優異的OER電催化活性,這種OER機理比晶格氧機理取得更好的效果,能夠改善Ni-LDH在催化反應過程中的穩定性。
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當引入少量FAS位點(10-100 ppm),能夠顯著增強Ni-LDH的OER催化活性。這項研究揭示了發展新型FAST機理的重要作用,而且說明電解液對于催化劑的結構-性能的重要意義,說明電解液設計是非常有效的增強電催化性能。
參考文獻
Zeyu Wang and Hai Xiao*, Fleeting-Active-Site-Thrust Oxygen Evolution Reaction by Iron Cations from the Electrolyte, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c09585
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c09585