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镍/铁复合材料目前被认为是最有希望在碱性介质中替代贵金属的OER催化剂。当铁含量、晶格畸变、电导率和其他相关因素得到很好的平衡时,“Fe效应”可以最大限度地提高镍铁层状双氢氧化物(NiFe-LDH)对析氧反应(OER)的活性,但是均质NiFe-LDH很难同时兼顾上述要求。
基于此,黑龙江大学付宏刚和任志宇等提出了一种精细的气体腐蚀策略,以在泡沫镍(NF)上构建具有丰富边缘/表面-Fe缺陷的多孔NiFe-LDH(A-NiFe/NF)。
这种边缘/表面-Fe缺陷主要是由纳米或亚纳米区域内Fe/Ni的局部化学计量比不等引起的(由酸蒸气的不平衡渗透和局部Fe和Ni物质离子化的受限反应决定)。因此,所制得的A-NiFe/NF催化剂在100和1000 mA cm-2电流密度下的OER过电位分别为251和322 mV;A-NiFe/NF在结构特性和催化活性方面均表现出令人满意的稳定性和重现性,长期OER后A-NiFe的晶相和微观结构没有显着变化。
此外,将A-NiFe/NF和商业Pt-C分别作为阳极和阴极组装成电解槽以催化水分解。与RuO2-C/NF||Pt-C/NF电解槽相比,A-NiFe/NF||Pt-C/NF电解槽在催化OER获得大电流密度方面更有优势,A-NiFe/NF||Pt-C/NF电解槽只需要1.72 V的电压就能达到100 mA cm-2的电流密度。
此外,在1.0 M KOH中以100 mA cm-2的电流密度运行40小时,A-NiFe/NF||Pt-C/NF的电压变化可以忽略不计。总的来说,大气腐蚀策略突出了其装置简单和无废液残留的特点,为大规模非均质过渡金属基电极的绿色经济合成提供了一条实际应用的策略。
Controlled Atmosphere Corrosion Engineering toward Inhomogeneous NiFe-LDH for Energetic Oxygen Evolution. ACS Nano, 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c00332
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