通过均相氧化反应性识别NiFe羟基氧化物析氧催化剂的表面氧中间体
材料科学
2020-10-01 v1
摘要
NiFe羟基氧化物是最有前景的用于可再生制氢的析氧反应(OER)催化剂之一，阐明其表面氧中间体的身份与反应性是一项关键挑战，但对理解OER机制以及设计更高效率的分解水催化剂至关重要。在此，我们筛选并利用了原位活性探针，其能以高速率选择性靶向特定氧中间体，以研究NiFe羟基氧化物上的OER中间体与路径。最为重要的是，氧原子转移(OAT)探针(如4-(二苯基膦)苯甲酸)可通过清除OER中间体有效抑制OER动力学，表现出更低的OER电流、更大的Tafel斜率和更大的动力学同位素效应值，而具有其他反应性的探针影响则小得多。将OAT反应性与电化学动力学和operando拉曼光谱技术结合，我们鉴定出Ni-O骨架中的静止Fe=O中间体，以及Fe=O基团与邻近桥接O之间限速的O-O化学耦合步骤。DFT计算进一步揭示了表面上形成的更长Fe=O键以及O-O化学步骤的大动力学能垒，印证了实验结果。这些结果指向释放晶格O和加速O-O耦合以优化NiFe基OER电催化剂的新方向。
引用
@article{arxiv.2009.14503,
title = {Recognition of Surface Oxygen Intermediates on NiFe Oxyhydroxide Oxygen-evolving Catalysts by Homogeneous Oxidation Reactivity},
author = {Yaming Hao and Yefei Li and Jianxiang Wu and Jinling Wang and Chenglin Jia and Tao Liu and Xuejing Yang and Zhipan Liu and Ming Gong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.14503},
year = {2020}
}