ACS Catal:Fe、Ni共掺杂改善CoS2电催化OER性能
纳米技术 纳米 2022-03-11

多种金属掺杂由于具有协同催化作用,因此是一种具有前景的方法制备OER高性能电催化剂,但是对电催化剂中每种金属的动态结构变化、催化机理难以实现深入理解。

有鉴于此,北京高压科学研究中心缑慧阳、燕山大学吴来磊、北京计算科学研究中心陈名扬等报道通过高压高温技术合成了均相pyrite晶相单金属、双金属掺杂硫化物,进行表征和电催化性能测试,验证Fe-Ni共掺杂显著改善CoS2的电催化性能,研究了掺杂金属对电催化OER性能的改善机理。

本文要点:

(1)

发现Fe和Ni共同掺杂的CoS2催化剂展示了显著提高的OER性能,在碱性电解液10 mA cm-2电流密度过电势仅仅242 mV,催化剂的稳定工作时间达到500 h。

通过原位Raman表征和XAS表征对催化剂在OER反应过程中动态结构变化情况表征。原位表征发现,Fe和Ni共掺杂能够加速Fe,Ni-CoS2催化剂表面结构自修复,加快Co和Fe氧化生成高价态OOH化合物,防止Ni氧化生成Ni(OH)2,因此改善催化活性,并且改善稳定性。

(2)

相关研究为理解催化剂组分设计、反应动态过程、发展高活性多金属OER电催化剂的设计理念提供经验和指导。

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参考文献

Wenfeng Peng, Amol Deshmukh, Ning Chen, Zhengxing Lv, Shijing Zhao, Jiong Li, Bingmin Yan, Xiang Gao, Lu Shang, Yutong Gong, Lailei Wu*, Mingyang Chen*, Tierui Zhang, and Huiyang Gou*, Deciphering the Dynamic Structure Evolution of Fe- and Ni-Codoped CoS2 for Enhanced Water Oxidation

DOI: 10.1021/acscatal.2c00328

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.2c00328


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