开发高性能的Ir/Ru催化剂用于酸性OER是质子交换膜电解水器件(PEMFC)的关键,有鉴于此,华中科技大学李箐教授、王谭源副教授、香港理工大学黄勃龙副教授等报道将5.8 %的Ag纳米粒子修饰在MnO纳米棒上,构筑了新型异质结构酸性OER催化剂。
本文要点:
在0.5 M H2SO4溶液,酸性合成的Ag/MnO催化剂在196 mV能够达到10 mA cm-2电流密度。在200 mA cm-2电流密度构筑的PEMWE能够稳定工作300 h,是目前非Ir/Ru催化剂最好的一种。
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原位XAS表征验证了痕量Ag能够促进在较低的过电势形成高活性Mn3+-O位点和氧空穴,因此产生双金属晶格的氧原子介导的反应路线,从而实现更快的动力学,反应动力学比吸附物转化机理的动力学更快。理论计算结果表明,痕量的Ag能够促进Mn的d轨道与氧原子的s和p轨道重叠,因此活化晶格氧,降低OER反应的能垒。Ag掺杂能够抑制Mn的溶解,提高空穴的生成能,稳定性达到3058,进一步揭示了稳定性的改善。
参考文献
Jianyun Liu, Tanyuan Wang*, Mingzi Sun, Mengyi Liao, Shiyu Wang, Shuxia Liu, Hao Shi, Yang Liu, Yue Shen, Ruiguo Cao, Yunhui Huang, Bolong Huang*, and Qing Li*, Triggering the Dual-Metal-Site Lattice Oxygen Mechanism with In Situ-Generated Mn3+ Sites for Enhanced Acidic Oxygen Evolution, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c14338
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c14338