NiFe-LDH的晶格氧機理使得其具有優異的OER催化活性,但是晶格氧通常發生改變,而且晶格氧的重生速率非常緩慢,導致催化活性物種的溶解。
有鑒于此,哈爾濱工業大學于永生教授、楊微微副教授、北京大學侯仰龍教授等報道構筑NiFe-LDH/Ni4Mo合金(NiFe-LDH/Ni4Mo)異質結電催化劑,克服了NiFe-LDH在產氧催化反應中的局限。
NiFe-LDH/Ni4Mo異質結催化劑具有的Ni4Mo合金,能夠作為氧泵(oxygen pump)對NiFe-LDH提供氧中間體和電子,釋放的晶格氧能夠及時的通過LOM機理補充,今次在晶格氧的重生和LOM催化之間建立平衡。通過修飾Ni4Mo,NiFe-LDH催化劑的持久性顯著改善,穩定性達到60 h,穩定性顯著超過了NiFe-LDH的10 h。通過原位光譜和第一性原理計算,說明引入的Ni4Mo顯著促進OH-吸附,確保晶格氧的快速重生。
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此外,NiFe-LDH/Ni4Mo構筑陰離子交換膜電解水器件在100 mA cm-2電流密度穩定工作的時間達到150 h,這種氧泵催化劑設計策略為晶格氧的消耗和重生平衡提供幫助,能夠確保高效OER催化劑的耐久性。
參考文獻
Fengyu Wu, Fenyang Tian, Menggang Li, Shuo Geng, Longyu Qiu, Lin He, Lulu Li, Zhaoyu Chen, Yongsheng Yu, Weiwei Yang, Yanglong Hou, Engineering Lattice Oxygen Regeneration of NiFe Layered Double Hydroxide Enhances Oxygen Evolution Catalysis Durability, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202413250
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202413250