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Advanced Energy Materials:用于高效析氧反应的无定形/结晶异相结构钴-钒-铁(氧)氢氧化物
发布时间: 2020-10-26 16:20 | 【 【打印】【关闭】

  日益增长的能源消耗和全球变暖的挑战促使人们探索各种新型能量转换和存储装置(如电催化水分解以产生清洁能源H2分子)。在各种能量转换和存储装置中,氧化半反应,即析氧反应(oxygen evolution reaction, OER)起着至关重要的作用。然而,OER是一个四电子耦合反应,反应过程涉及多重反应中间态(如*OH、OOH*以及 O*等),需要结合多个质子,往往表现出迟缓的动力学特性,因此 OER 的反应速率很大程度上决定了能量转换和存储装置的性质。Ir和Ru基材料通常用于OER催化剂,但这些贵金属的低储备量和高成本性限制了其大规模商业化使用。因此,开发可替代的、廉价且高效的 OER 催化剂是实现新型能量转换和存储装置广泛应用的关键因素。

  

  近日,南洋理工大学颜清宇教授、刘彬教授,陕西科技大学郝晓东副教授,在国际期刊Advanced Energy Materials上发表题为“Amorphous/Crystalline Heterostructured Cobalt‐Vanadium‐Iron (Oxy)hydroxides for Highly Efficient Oxygen Evolution Reaction”的研究工作。该工作报道了一种阳离子交换方法来制备具有无定形/结晶异相结构的钴-钒-铁(氧)氢氧化物纳米片。该纳米催化剂对于OER的中间体具有最优化的结合能。催化剂中无定形/晶体异相结构的形成增加了材料活性位点的暴露。此外,钴、钒和铁阳离子在催化剂中的协同作用调节了其局部配位环境和电子结构,使得该纳米催化剂对OER的基本反应步骤具有最佳热力学势垒。基于此,最优组分的CoV-Fe0.28催化剂对OER表现出优异的电催化活性:获得10 mA cm-2的电流密度只需要215 mV的过电势,以及小的塔菲尔斜率(39.1mV·dec-1),优于商用二氧化钌(分别为321 mV和86.2mV·dec-1)。

  文章来源:materialsviewschina 

  文章链接:https://www.materialsviewschina.com/2020/10/49957/ 

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