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中科大曹瑞国/焦淑红/雷占武AFM:镧系金属离子调控合成非晶态NiFe析氧催化剂
碱性环境中镍铁催化剂具有一定的催化析氧活性与稳定性。前期研究结果表明镍铁催化剂在析氧反应之后该催化剂表界面易于重构成非晶组分,且金属离子价态有所升高。因此研究合成高价态的非晶NiFe催化剂对于理解该体系在水氧化过程中的作用至关重要。


近日,中国科学技术大学曹瑞国教授焦淑红副教授雷占武博士共同通讯作者)等人通过电沉积的方法利用镧系金属离子(如Ce3+等)调控合成高价态的非晶NiFe催化剂,用于高效催化析氧反应。
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研究人员通过前期探索不同沉积条件以及组分配比等,通过镧系金属离子Ce3+调控合成非晶态的高效NiFe电催化剂(Ce-NiFe)。高分别透射电镜(HRTEM)结果证实该催化剂结构呈现非晶态,未有纳米晶或者颗粒存在。同步辐射X射线吸收谱(XAFS)证实Ce-NiFe催化剂中的Fe氧化态为+3.5,高于直接电沉积制备的NiFe电催化剂(NiFe)中的+3价。因此,该表征结果证实Ce-NiFe为高价态的非晶催化剂。
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电催化结果显示,在碱性条件下,Ce-NiFe催化剂在10 mA cm-2电流密度下具有195 mV的过电位,Tafel斜率为22.8 mV dec-1,该催化性能优于NiFe催化剂;且Ce-NiFe催化剂在100 mA cm-2电流密度下稳定催化析氧反应300 h后几乎未衰减,表现出优异的稳定性。
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该研究工作表明,通过电沉积方法制备镧系金属离子调控合成的高价态非晶NiFe催化剂具有良好的催化析氧活性与稳定性,从而为理解设计其它电化学反应所需的非晶态催化剂材料提供了新的思路。
Boosting Activity and Stability of Electrodeposited Amorphous Ce-Doped NiFe-Based Catalyst for Electrochemical Water Oxidation. Adv. Funct. Mater2022. DOI.org/10.1002/adfm.202204086.
https://doi.org/10.1002/adfm.202204086




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