电子科大Nature子刊：CoOxCly电催化剂助力酸性盐水中可持续析氯

在氯碱工业中，电化学析氯反应（CER）具有重要意义，但阳极析氯在很大程度上受限于水氧化副反应和强酸腐蚀引起的性能衰减。基于此，电子科技大学崔春华教授等人报道了一种无定形的CoO_xCl_y催化剂，被原位沉积在含有Co²⁺和Cl^–离子的酸性盐水电解质中，以适应给定的电化学条件，并表现出约100%的氯析出选择性，在10 mA cm^-2下过电位约为0.1 V，在500 h内具有很高的稳定性。

通过DFT计算，作者研究了Cl^–对Co价态的影响。首先，根据Co位点上各种吸附物（即Cl*、ClO*、H₂O*、HO*、O*和HOO*）的热力学稳定结构，在pH=2和0.5 M Cl^–条件下构建了电极电位（U）的函数OER和CER反应自由能图。在催化剂中没有Cl^–下，Cl*在U＜1.4 V时是有利的，它在更高的电位下转移到Cl-O*。当催化剂中有Cl存在时，OH*在U＜1.4 V时成为有利的催化剂。结果表明，即使在很低的Cl^–浓度下，在pH=2时，在无Cl和含Cl的催化剂上，CER仍占主导地位。

对于CER，作者考虑了Volmer（O*/* + Cl^–→ClO*/Cl* + e^–）和随后Heyrovsky步骤（ClO*/Cl* + Cl- →Cl₂ + e^–）的机理，其中Cl^–直接吸附在活性位点上。在无Cl催化剂上，OER和CER的理论过电位分别为0.63 V和0.39 V。在含Cl催化剂上，OER和CER的理论过电位分别降至0.41 V和0.2 V。在含Cl和不含Cl的催化剂上，CER比OER更有利。此外，随着Cl^–的引入，CER的活性位点从Co*向Co-O*转变。

Self-adaptive amorphous CoO_xCl_y electrocatalyst for sustainable chlorine evolution in acidic brine. Nat. Commun., 2023, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-41070-7.

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