析氧反应(OER)是电化学水分解的一个关键过程,是一项有前途的从水中可再生出氢气的技术。因此,设计和开发丰富的、高效的、稳定的析氧反应电催化剂以取代最广泛使用但稀缺的RuO2和IrO2是非常有意义的。最近,ABO3结构的过氧化物,特别是稀土镍酸盐,被广泛地研究为其潜在的OER电催化剂的用途。特别是,复杂氧化物薄膜的外延合成允许对材料进行灵活和精确的控制,从而可以建立它们的结构-稳定性-性能关系。
鉴于此,美国太平洋西北国家实验室Yingge Du、Le Wang等以镍酸盐薄膜为模型系统,综述了外延设计如何使研究人员测试不同的假设和提议的描述符,以及制定新的设计原则。
本文要点:
(1)在简要介绍了OER机制的背景、提议的活性描述符和合成方法后,调研了各种外延设计策略,包括应变调整、成分控制、表面终止/定向选择、缺陷工程和界面设计。这些都导致了对镍酸盐的原子结构和电子特性的精确控制,这反过来又决定了其电化学性能。
(2)讨论了挑战和前景,以便更深入地了解和使用复合氧化物作为OER催化剂。
Choi, M.-J., Wang, L., Stoerzinger, K.A., Chung, S.-Y., Chambers, S.A. and Du, Y. (2023), Epitaxial Design of Complex Nickelates as Electrocatalysts for the Oxygen Evolution Reaction. Adv. Energy Mater. 2300239.
DOI: 10.1002/aenm.202300239
https://doi.org/10.1002/aenm.202300239