NiFe催化劑在堿性條件下的析氧反應(OER)中的高效性而受到關注,但是人們對于NiFe具有優異性能的機理仍然不清楚。
有鑒于此,廈門大學張華教授等報道摻磷鎳鐵納米催化劑(NiFeP)上OER的分子機制和OER的結構-中間體-反應性能之間的關系。
NiFeP表現出優異的催化活性和穩定性,在1 M KOH和10 mA cm–2時,過電位僅為210 mV,在陰離子交換膜的水電解槽中達到1 A cm-2電流密度所需電池的電壓僅為1.68 V。使用殼分離納米粒子增強拉曼光譜SHINERS(shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy),結合微分電化學質譜和密度泛函理論,原位探測了NiFeP催化劑的OER過程中活性位點和中間體的演變。表征結果得到OER通過晶格氧介導機制進行的直接證據。
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值得注意的是,磷摻雜在穩定活性β-Ni(Fe)OOH的過程中起到關鍵作用,有助于*OH的脫質子化和O-O偶聯形成*OO中間體。這項研究結果加深了對OER機制的理解,為設計具有更高效率和更強壽命的下一代OER催化劑提供了明確的途徑。
參考文獻
Zheng-Xin Qian, Ge-Hao Liang, Liang-Fei Shen, Ge Zhang, Shisheng Zheng, Jing-Hua Tian, Jian-Feng Li, and Hua Zhang*, Phase Engineering Facilitates O–O Coupling via Lattice Oxygen Mechanism for Enhanced Oxygen Evolution on Nickel–Iron Phosphide, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c15847
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c15847