Nature子刊：3900 mA cm−2下亦稳定！纳米多孔FeCo/CeO2−xNx用于大电流下催化OER

电化学水分解技术是清洁和大规模制氢的一种有前景的能量转换技术，其能够利用氢分子作为清洁和高密度的能量载体来满足未来全球的能源需求。然而，由于析氧反应(OER)动力学缓慢以及OER电催化剂活性不足，碱性水电解槽或质子交换膜水电解槽中的水电解持续低能效，这严重限制了电化学水分解技术的广泛应用，特别是在工业中大规模生产H₂。因此，迫切需要开发高活性、高稳定性和低成本的OER电催化材料用于高效实用的工业电解槽。

近日，吉林大学蒋青和郎兴友等制备了一种自支撑交替层状纳米多孔双金属铁钴合金/氢氧化物和氮氧化铈(FeCo/CeO_2−xN_x)复合物作为高效稳健的碱性OER电催化材料。

具体而言，钴铁合金在反应过程中进行表面重构形成CoFeOOH，而组分CeO_2−xN_x不仅适当地调节连续的CoFeOOH以具有接近最佳的*OH、*O和*OOH中间体的吸附能，而且还利用其特殊的储氧能力立即吸附产生的氧气。

同时，CoFeOOH/CeO_2−xN_x界面不仅作为具有显著增强的OER活性的电活性位点，而且还提供了三维双连续纳米孔结构促进电子转移和物质传递，因此CoFeOOH/CeO_2−xN_x催化剂具有优异的电催化碱性OER活性。

实验结果表明，在1.0 M KOH溶液中，CoFeOOH/CeO_2−xN_x催化剂的起始电位低至186 mV，Tafel斜率为33 mV dec⁻¹；在300 mV的过电位下OER电流密度达到1195 mA cm⁻²，并且当过电位增加到360 mV时，可以达到超过3900 mA cm⁻²的电流密度。

此外，纳米多孔FeCo/CeO_2−xN_x电极在电流密度约为1900 mA cm⁻²以及包括断电和开关跳闸在内的一些事故下，即使在非常剧烈的O₂析出情况下，也表现出超过1000 h的优异稳定性。综上，CeO_2−xN_x的优异电化学性能不仅优于商业RuO₂和最近报道的优异的OER催化剂，而且利用纳米多孔FeCo/CeO_2−xN_x电极进行工业大规模制氢展示出巨大潜力。

Lamella-Heterostructured Nanoporous Bimetallic Iron-cobalt Alloy/oxyhydroxide and Cerium Oxynitride Electrodes as Stable Catalysts for Oxygen Evolution. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-37597-4

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Nature子刊：3900 mA cm−2下亦稳定！纳米多孔FeCo/CeO2−xNx用于大电流下催化OER

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