暨大/华工EnSM：FeOx团簇修饰Co3O4纳米盒，显著提升OER活性

析氧反应(OER)在可充锌-空气电池(r-ZABs)和电催化水分解(EWS)中起着重要作用。OER涉及动力学缓慢和高过电位的四电子转移过程，严重影响器件的能量转换效率。目前，RuO₂和IrO₂是OER最先进的电催化剂，但是它们的稀缺性、高成本和低耐久性严重阻碍了其大规模商业应用。因此，迫切需要开发廉价的非贵金属基OER电催化剂来替代贵金属催化剂。

由于独特的杂化d轨道，Co₃O₄基材料具有适当的HO-H键断裂能垒，并且在碱性条件下表现出优异的稳定性，被认为是OER最有希望的非贵金属基电催化剂之一。但是，受效能的限制，单个Co₃O₄的OER电活性仍然无法与RuO₂和IrO₂相比。界面工程是优化Co₃O₄电子构型和提高OER效能的有效途径。然而，如何在界面上构建丰富可及的活性位点仍然是一个挑战。

近日，暨南大学王楠、李希波和华南理工大学黎立桂等通过简单的化学气相沉积法成功地制备了FeO_x纳米粒子(NCs)表面修饰的Co₃O₄中空纳米盒(Fe-Co₃O₄ NBs)作为OER电催化剂。

实验结果表明，所制备的Fe-Co₃O₄ NBs表现出优异的OER电催化活性，其在10 mA cm⁻²电流密度下处的过电位仅为265 mV，Tafel斜率为54.2 mV dec⁻¹，远远优于IrO₂(292 mV和61.7 mV dec⁻¹)，甚至可以与目前报道的先进OER催化剂相媲美。此外，Fe-Co₃O₄ NBs还具有显著的稳定性，在10 mA cm⁻²电流密度下可以稳定工作45小时而未发生明显的活性下降。

理论计算表明，Fe-Co₃O₄ NBs的高电活性和稳定性主要来源于以下几个方面：

1.空心纳米盒结构可以提高电化学活性位点的暴露，从而提供更多的活性位点；

2.FeO_x纳米粒子集中在Co₃O₄ NBs表面，可以构建更可及的原子尺度的活性界面，从而加速反应中间体的吸附；

3.FeO_x纳米粒子诱导Co₃O₄中Co位点的d中心下移，从而降低速率决定步骤的能垒，加速反应动力学；

4.Fe-Co₃O₄ NBs在碱性环境下具有稳定的物理化学性质，从而保证其在长期测试中的耐久性。

综上，该项工作通过界面工程显著提升了Co₃O₄基催化剂界面上活性位点的活性和可及性，为进一步设计和开发高效、低成本的Co基OER电催化剂提供了指导。

Preparing iron oxide clusters surface modified Co₃O₄ nanoboxes by chemical vapor deposition as an efficient electrocatalyst for oxygen evolution reaction. Energy Storage Materials, 2024. DOI: 10.1016/j.ensm.2024.103236

原创文章，作者：Gloria，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2024/02/26/d49c8628d0/

​暨大/华工EnSM：FeOx团簇修饰Co3O4纳米盒，显著提升OER活性

相关推荐

暨大/华工EnSM：FeOx团簇修饰Co3O4纳米盒，显著提升OER活性