NiFe-LDH的晶格氧机理使得其具有优异的OER催化活性,但是晶格氧通常发生改变,而且晶格氧的重生速率非常缓慢,导致催化活性物种的溶解。
有鉴于此,哈尔滨工业大学于永生教授、杨微微副教授、北京大学侯仰龙教授等报道构筑NiFe-LDH/Ni4Mo合金(NiFe-LDH/Ni4Mo)异质结电催化剂,克服了NiFe-LDH在产氧催化反应中的局限。
NiFe-LDH/Ni4Mo异质结催化剂具有的Ni4Mo合金,能够作为氧泵(oxygen pump)对NiFe-LDH提供氧中间体和电子,释放的晶格氧能够及时的通过LOM机理补充,今次在晶格氧的重生和LOM催化之间建立平衡。通过修饰Ni4Mo,NiFe-LDH催化剂的持久性显著改善,稳定性达到60 h,稳定性显著超过了NiFe-LDH的10 h。通过原位光谱和第一性原理计算,说明引入的Ni4Mo显著促进OH-吸附,确保晶格氧的快速重生。
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此外,NiFe-LDH/Ni4Mo构筑阴离子交换膜电解水器件在100 mA cm-2电流密度稳定工作的时间达到150 h,这种氧泵催化剂设计策略为晶格氧的消耗和重生平衡提供帮助,能够确保高效OER催化剂的耐久性。
参考文献
Fengyu Wu, Fenyang Tian, Menggang Li, Shuo Geng, Longyu Qiu, Lin He, Lulu Li, Zhaoyu Chen, Yongsheng Yu, Weiwei Yang, Yanglong Hou, Engineering Lattice Oxygen Regeneration of NiFe Layered Double Hydroxide Enhances Oxygen Evolution Catalysis Durability, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202413250
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202413250