尽管自修复被认为是实现析氧反应(OER)电催化剂长期稳定的一种有前途的策略,但对于在高碱性条件下工作的OER电催化剂来说,其仍然极具挑战性。
近日,电子科技大学李严波教授,德国慕尼黑工业大学Ian D. Sharp报道了提出了一种自修复策略来解决NiFe-LDH催化剂由于Fe催化中心的浸出而造成的长期稳定性问题。
文章要点
1)研究发现,在通常的构型下,由于在OER操作电位下,Fe催化物种不能再沉积,使得NiFe-LDH催化剂不可能自修复。基于此,研究人员提出并研究了引入Co作为原位再沉积Fe的促进剂。
2)实验结果显示,通过简单电沉积方法合成的高活性硼酸盐插层的NiCoFe-LDH催化剂,在OER测试中,在PH为14的条件下,10 mA cm-2的电流密度进行1000 h(或在在PH为14.9的条件下,电流密度为300 mA cm-2下进行100 h)后没有显示出降解的迹象,突出了其在恶劣的OER条件下具有非凡的自愈性能。
3)所制备的可以在高碱性条件下用于OER的自修复NiCoFe-双催化剂,不仅可以应用于商品化的碱性水电解槽,还可以应用于最先进的CO2还原(CO2RR)电催化系统。此外,它几乎可以完美的于集成到光电化学(PEC)系统中,就像自增强的硅光阳极所展示的那样。
这项研究提出的机理通过使用专门设计的用于促进催化中心自愈合的额外成分,为自愈合催化剂的开发提供了一般指南。
参考文献
Feng, C., Wang, F., Liu, Z. et al. A self-healing catalyst for electrocatalytic and photoelectrochemical oxygen evolution in highly alkaline conditions. Nat Commun 12, 5980 (2021).
DOI:10.1038/s41467-021-26281-0
https://doi.org/10.1038/s41467-021-26281-0