肖家福/杨欣Chem. Eng. J.:超低贵金属掺杂的Ni(OH)2纳米笼用于电催化氧析出

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析氧反应(OER)具有缓慢的四电子过程,是水分解的限制步骤。合理设计具有良好电子和几何结构的高效电催化剂,以应对缓慢的析氧反应(OER),是水电解解锁氢能广泛应用的关键。

肖家福/杨欣Chem. Eng. J.:超低贵金属掺杂的Ni(OH)2纳米笼用于电催化氧析出

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因此,湖南医药学院肖家福怀化学院杨欣等采用ZIF-8作为结构模板的离子辅助蚀刻方案,成功构建了一种超低贵金属(Ir和Ru)掺杂中空Ni(OH)2纳米笼电催化剂。得益于高度开放的纳米笼结构,所获得的电催化剂可暴露大量的表面活性位点,并促进质量传输和电荷转移。

肖家福/杨欣Chem. Eng. J.:超低贵金属掺杂的Ni(OH)2纳米笼用于电催化氧析出

另外,在贵金属掺杂的Ni(OH)2纳米笼促进了Ni(OH)2的电子结构与氧参与的中间体优化结合。优化的Ir-Ni(OH)2纳米笼仅需248 mV的超低过电位可实现10 mA cm-2的电流密度,具有75.5 mV dec-1的低塔菲尔斜率。

通过与商用Pt/C耦合驱动水分解,仅需要1.51 V的槽压就可达到10 mA cm-2。这项研究不仅提出了一种创新的OER电催化剂,而且为制造先进的电催化剂开辟了一条新途径。

Ultralow Noble Metals Doping Enable Metal-Organic Framework Derived Ni(OH)2 Nanocages an Efficient Water Oxidation Electrocatalysis. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI:10.1016/j.cej.2021.132478

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