AM：金属原子掺杂的Co3O4多级纳米片用于电催化析氧

芣苢

2020-06-26

析氧反应（OER）是水分解装置和可充电金属空气电池中的关键电催化反应。基于分层结构和杂原子掺杂的非贵金属氧化物材料的OER电催化剂对高效，低成本的电化学水分解系统等至关重要。近日，新加坡南洋理工大学Xiong Wen (David) Lou，Xue Feng Lu等报道了掺杂有13个不同金属原子的超薄Co₃O₄纳米片组成的一系列多级空心纳米片（NPs）的合成。

本文要点：

1）该材料的合成涉及从ZIF-67 NPs开始的协同蚀刻-配位-重组方法。首先，通过路易斯酸刻蚀和金属物种配位过程形成具有独特交叉通道的金属原子修饰的ZIF-67 NPs；然后，通过溶剂热反应将复合NPs转化为由超薄纳米片组成的中空Co₃O₄多级NPs，在此期间，客体金属物质被掺杂到Co₃O₄的八面体位点中。

2）密度泛函理论计算表明，在Co₃O₄表面附近掺杂少量Fe原子可以大大增强OER电催化活性。

3) 得益于结构和组成方面的优势，所获得的铁掺杂Co₃O₄多级NPs表现出优异的OE电催化性能，电流密度为10 mA cm^-2时，过电势为262 mV，Tafel斜率为43 mV dec⁻¹，并具有高的稳定性，在100 mA cm^-2的高电流密度下可以持续50 h。

Song Lin Zhang, et al. Metal Atom‐Doped Co₃O₄ Hierarchical Nanoplates for Electrocatalytic Oxygen Evolution. Adv. Mater., 2020

DOI: 10.1002/adma.202002235

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202002235