邵宗平/周嵬AFM: 激活层状钴氧化物的基面与边缘位点促进水氧化

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邵宗平/周嵬AFM: 激活层状钴氧化物的基面与边缘位点促进水氧化
在堆叠的CoO2层间插入碱离子构建的层状AxCoO2材料，由于其具有的活性边缘位点显示出优异的析氧反应(OER)活性。然而，CoO2层的大基面面积对反应中间体表现出过强的吸附能，不利O2的释放。
南京工业大学的邵宗平和周嵬等人提出了一种基于 Fe3+和碱离子的简单阳离子交换策略，同时激活用于OER的AxCoO2的基面和边缘位点。
邵宗平/周嵬AFM: 激活层状钴氧化物的基面与边缘位点促进水氧化
作者设计了Fe3+与层状结构AxCoO2(A = Li, Na, K)化合物的碱离子之间的阳离子交换策略，以同时激活AxCoO2的基面和边缘位点用于OER。首先层状AxCoO2被剥离，Fe3+离子在阳离子交换反应后沉积在CoO2层的基面和边缘位置。剥落程度和Fe3+沉积量与碱离子A密切相关。
通过这种简单的处理，催化剂(表示为 LCF、NCF 和 KCF)的OER活性大大提高，这主要是因为CoO2层边缘位点上形成丰富的共享边缘Co-Fe位点和Fe3+的插入诱导了CoO2层基面上的电荷重新分布。
邵宗平/周嵬AFM: 激活层状钴氧化物的基面与边缘位点促进水氧化
具有最大离子半径(K+)的KCF电极能够CoO2层间容纳更多的四面体FeO4，在10 mA cm-2的电流密度表现出最小的过电位(290 mV)和最小的塔菲尔斜率(50 mV dec-1)。
此外，将催化剂与Pt阴极结合，KCF-Pt的双电极系统只需要330 mV的过电位即可达到10 mA cm-2的电流密度来全分解水。
Activating both basal plane and edge sites of layered cobalt oxides for boosted water oxidation. Advanced Functional Materials, 2021. DOI: 10.1002/adfm.202103569

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