哈工程/温大/杭师大AEM:调控FeCoNi- LDHs的形貌和电子结构,形成高活性稳定水氧化催化剂

哈工程/温大/杭师大AEM:调控FeCoNi- LDHs的形貌和电子结构,形成高活性稳定水氧化催化剂用于析氧反应(OER)的高效电催化剂对于各种能量储存和转换系统非常重要,如水分解装置和金属-空气电池。然而,开发在高电流密度下具有高活性和优异稳定性的OER电催化剂,目前还面临着巨大的挑战。
基于此,哈尔滨工程大学陈玉金教授和朱春玲教授、杭州师范大学黄又举教授、温州大学侴术雷教授(共同通讯作者)等人报道了一种简便的室温搅拌策略,并利用该策略以金属有机骨架(ZIF-67)作为前体获得FeCoNi层状双氢氧化物(FeCoNi-LDHs)纳米笼。
哈工程/温大/杭师大AEM:调控FeCoNi- LDHs的形貌和电子结构,形成高活性稳定水氧化催化剂
FeCoNi-LDHs纳米笼具有中空结构,有助于提高质量传输,超薄特征赋予纳米笼更多暴露的活性位点,从而促进OER活性的增强。
实验测试结果,FeCoNi-LDHs纳米笼在碱性介质中的玻璃碳电极(GCE)上以269 mV的相对低过电位表现出显着增强的OER活性。作者首先发现CoNi-LDHs纳米笼表现出优异的OER活性但稳定性较差。
通常,在催化过程52 h后,CoNi-LDHs纳米笼驱动的电流密度降低到初始值(200 mA cm-2)的72.6%。接着,在室温搅拌条件下引入Fe后,成功获得了不同Fe含量的FeCoNi-LDHs纳米笼。
哈工程/温大/杭师大AEM:调控FeCoNi- LDHs的形貌和电子结构,形成高活性稳定水氧化催化剂
通过电化学测量表明,对比CoNi-LDHs纳米笼,FeCoNi-LDHs纳米笼对OER的稳定性显着提高。在相同的电流密度下,优化后的FeCoNi-LDHs纳米笼在进行OER反应100 h后,仍然保持初始电流密度的96.4%。
此外,所提出的室温搅拌策略很容易扩大规模,通过单批反应过程获得数十克的纳米笼。这些发现可能为设计高度稳定和活性的OER电催化剂开辟了一条新途径。
哈工程/温大/杭师大AEM:调控FeCoNi- LDHs的形貌和电子结构,形成高活性稳定水氧化催化剂
Regulation of Morphology and Electronic Structure of FeCoNi Layered Double Hydroxides for Highly Active and Stable Water Oxidization Catalysts. Adv. Energy Mater., 2021, DOI: 10.1002/aenm.202102141.
https://doi.org/10.1002/aenm.202102141.

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