在工業大電流水電解過程中,堿性OER的快速多步去質子化所導致的腐蝕性酸性界面微環境,是限制OER穩定性的關鍵問題之一。一些研究發現的功能性陰離子在電催化過程中表現能夠調節界面微環境方面的特殊功能,丹斯這一問題在研究中仍然沒有足夠的認識。
有鑒于此,天津大學張兵教授、中國石油大學董斌教授、柴永明教授等報道發現配位的方酸(squaric acid)在堿性OER反應過程中,能夠發生溶解-再嵌入(dissolve-re-intercalation)的過程,最終方酸以陰離子形式(NiFe-SQ/NF-R)穩定插嵌到Fe摻雜NiOOH的層間。
本文要點:
(1)
這些插嵌方酸陰離子通過多重氫鍵相互作用穩定OH?,有助于維持催化界面的高度堿性。因此, NiFe-SQ/NF-R的界面酸化受到抑制。
(2)
與NiFe-LDH/NF-R相比,當處于3.0 A cm-2的電流密度下時,其催化耐久性增加了10倍(從65 h延長至700 h)。這種衍生的功能性陰離子通過控制界面堿性,保證NiFe基電催化劑在大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://www.nature.com/articles/s41467-025-58623-7