工業大電流水電解中堿性析氧反應的快速多步去質子化導致的腐蝕性酸性界面微環境是限制其穩定性的關鍵問題之一。一些源于電催化的功能陰離子在調節界面微環境方面表現出特殊的功能,但這一問題在學術討論中沒有得到足夠的重視。
在這里,中國石油大學Bin Dong,Yongming Chai,天津大學Bin Zhang表明配位方酸在堿性析氧中經歷溶解-再嵌入過程,導致其以方酸陰離子(NiFe-SQ/NF-R)的形式穩定在摻雜鐵的NiOOH夾層中。
文章要點
1)這些嵌入的方酸陰離子通過多重氫鍵相互作用穩定OH,這有助于保持高催化界面堿度。因此,與NiFe-LDH/NF-R相比,制備的NiFe-SQ/NF-R的界面酸化受到抑制,導致其在暴露于3.0 A cm-2時的催化耐久性延長十倍(從65到700 h)。
2)這種衍生的功能陰離子通過控制界面堿度,保證了NiFe衍生的電催化劑在高電流密度下的持久性能。
參考文獻
Fan, R., Lu, S., Wang, F. et al. Enhancing catalytic durability in alkaline oxygen evolution reaction through squaric acid anion intercalation. Nat Commun 16, 3407 (2025).
DOI:10.1038/s41467-025-58623-7
https://doi.org/10.1038/s41467-025-58623-7