ChemElectroChem:银负载的中空层状H-Co-LDH高稳定性高活性析氧电催化剂

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曲阜师范大学吕晓霞课题组通过离子刻蚀和原位氧化还原策略,以ZIF-8为前驱物,制备出银负载的中空层状双金属氢氧化物(Ag@H-Co-LDH),基于改材料的空心结构和更高价态的Co物种,展现出优异的OER电催化活性和稳定性。


层状双金属氢氧化物(LDH)结构因其成分可调、结构可控且易于与其他材料复合而被认为是最有前途的OER电催化剂之一。然而,传统的LDH结构不稳定、导电率低、内在活性差,严重阻碍了其在OER领域的应用。


基于以上考虑,作者通过离子刻蚀反应,将ZIF-67转化成H-Co-LDH,研究表明这种从ZIF继承来的LDH材料具有更加稳定的中空多面体结构,有利于反应过程中反应物的加速转化和气态产物的释放。在进一步的研究中,作者通过一步巧妙的原位氧化还原反应,成功的将银纳米颗粒负载在稳定的H-Co-LDH结构上,增强了材料本身的导电性。同时,反应物Ag+将H-Co-LDH中的钴离子部分氧化成为具有优异OER活性的Co(Ⅳ)位点,成功提高了材料的内在活性。

图1 (A) H-Co-LDH和Ag@H-Co-LDH Co 2p轨道的XPS精细谱;(B) Ag@H-Co-LDH的SEM图像;(C)各催化材料的LSV性能图

通过分析材料的XPS,SEM和LSV等数据,表明独特的空心结构和Co(Ⅳ)位点是Ag@H-Co-LDH具有高OER活性的主要原因,该材料只需297 mV的过电势就可以达到10 mA cm-2的高电流密度。这项工作为LDH材料在OER领域的应用提供了一种新的思路。

文信息

Hollow Co-Based Layered Double Hydroxide Decorated with Ag Nanoparticles for the Oxygen Evolution Reaction

Xingyu Gan, Xinjie Guo, Suozhu Li, Yun Wang, Fengxiang Wang, Dr. Xiaoxia Lv

本文第一作者是曲阜师范大学硕士生甘星宇同学。


ChemElectroChem

DOI: 10.1002/celc.202200114


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