过渡金属二卤化物(TMDs)作为一种先进的OER电催化剂具有极大的潜力,但迄今为止,过渡金属碲化物催化剂对该反应的催化活性较差。
有鉴于此,复旦大学吴仁兵教授报道了报道了通过在Te空位中掺杂二次阴离子以触发从六方相到正交相的结构转变来激活CoTe2的OER。
文章要点
1)首先通过热解和核壳ZnCo沸石咪唑骨架(ZIF)制备了层状多孔碳和碳纳米管包裹的富Te空位的六方CoTe2纳米粒子(h-CoTe2@HPC/CNTs),然后进行了核壳ZnCo分子筛-咪唑骨架(ZIF)的电气化处理,得到了富Te空位的六方CoTe2纳米粒子(h-CoTe2@HPC/CNTs)。在此基础上,通过阴离子P掺杂,在空位占据的作用下,CoTe2由六方结构向正交结构转变,形成了高性能碳纳米管/碳纳米管限制的正交掺磷CoTe2纳米颗粒(o-CoTe2ǀP@HPC/CNTs)。值得注意的是,分级多孔碳的设计旨在增加比表面积和抑制活性纳米颗粒的聚集。
2)X射线吸收光谱(XAS)、像差校正透射电子显微镜(TEM)和密度泛函理论(DFT)相结合的研究表明,热处理产生的空位和阴离子掺杂的空位是触发CoTe2相变的关键,保证了反应中间体的吸附自由能和电子结构的协同优化。
3)研究发现,通过P掺杂得到的部分空位的正交相CoTe2具有优异的OER催化活性,在10 mA cm-2时的过电位仅为241 mV,稳定时间超过24 h。
4)这种空位占位驱动的结构转变策略也可以通过S和Se掺杂来控制,这可能为发展碲基OER电催化剂提供有益的指导。
Ziliang Chen, et al, Vacancy Occupation-Driven Polymorphic Transformation in Cobalt Ditelluride for Boosted Oxygen Evolution Reaction, ACS Nano, 2020
DOI: 10.1021/acsnano.0c01456
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c01456