开发在工业条件下具有长期催化耐久性和结构稳定性的非贵金属催化剂是实用碱性阴离子交换膜(AEM)水电解的关键。
在这里,休斯敦大学Zhifeng Ren提出了一种节能方法来合成富含缺陷的羟基氧化铁镍,以提高析氧反应(OER)的稳定性和效率。
文章要点
1)受益于原位阳离子交换,纳米片纳米片结构催化剂均匀嵌入并紧密结合到其基底中,使其在高电流密度下超稳定。
2)实验和理论计算结果表明,FeOOH中Ni的引入降低了催化反应的活化能垒,故意产生的氧缺陷不仅保证了活性位点的暴露并最大化了有效的催化剂表面,而且还调节了局部配位环境Fe 和 Ni 位点的化学吸附特性,从而将能垒从 *O 降低到 *OOH。
3)因此,优化后的 d-(Fe,Ni)OOH 催化剂在实验室和工业条件下均表现出出色的催化活性和长期耐久性。大面积d-(Fe,Ni)OOH||NiMoN对需要1.795 V才能在AEM电解槽中以12.5 A的绝对电流达到500 mA cm-2的电流密度,用于整体水电解,显示出巨大的潜力工业水电解。
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Libo Wu, et al, Boosting oxygen evolution reaction of (Fe,Ni)OOH via defect engineering for anion exchange membrane water electrolysis under industrial conditions, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202306097
https://doi.org/10.1002/adma.202306097