含铁过渡金属(羟基)氢氧化物是碱性介质中高活性的析氧反应(OER)电催化剂,在许多材料体系中普遍存在。(氧)氢氧化物中Fe位点的复杂性和动态性减缓了人们对Fe基活性位点如何以及在何处形成的理解,而这些信息对于设计具有更高活性和稳定性的催化剂和电解质至关重要。
近日,俄勒冈大学Shannon W. Boettcher,以色列理工学院Maytal Caspary Toroker发现,电解质中的Fe物质在何处/如何结合到主体Ni或Co(羟基)氢氧化物中取决于主体材料的电化学历史和结构特性。
文章要点
1)与电势循环期间相比,在经过名义上的Ni2+/3+氧化还原波后,在阳极电势下,从加铁电解质中掺入Ni(羟基)氢氧化物的Fe明显减少。
2)在恒定阳极电位下吸附的Fe在350mV过电位下产生令人印象深刻的高每Fe OER转换频率(TOFFe),约为40 s−1,研究人员将其归因于配位不足的“表面”Fe。
3)通过系统地控制表面Fe的浓度,研究人员发现TOFFe随Fe浓度线性增加。这表明随着Fe浓度的增加,OER机制发生变化,这与FeOx团簇中涉及Fe协作位点的机制一致。
参考文献
Ou, Y., Twight, L.P., Samanta, B. et al. Cooperative Fe sites on transition metal (oxy)hydroxides drive high oxygen evolution activity in base. Nat Commun 14, 7688 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41467-023-43305-z