Nat Commun: 碱金属阳离子存在下镍-铁析氧电催化剂的关键活性描述符

雨辰

2020-12-03

高效的析氧反应(OER)电催化剂是可持续燃料生产的关键，其中镍铁氢氧化物(OOH)是碱性OER活性最高的催化剂之一。电解液碱金属阳离子已被证明可以改变活性和反应中间体，然而，由于无法解释的的与阳离子尺寸趋势的偏差，确切的机理尚有疑问。

有鉴于此，斯德哥尔摩大学Oscar Diaz-Morales和Mikaela Görlin等人，采用原位XAS来探测在碱性pH（例如LiOH，NaOH，KOH，RbOH，CsOH）存在的情况下，电沉积的Ni₆₅Fe₃₅（OOH）催化剂的局部原子结构和金属氧化还原态。

本文要点

1）研究发现OER活性随电解质pH而不是特定阳离子的变化而变化，这说明了碱金属氢氧化物的碱性和其他促成异常的差异。

2）进一步利用DFT探索OER活性与三种反应性之间的相关性：局部电子附着能E（r），局部平均电离能Ī（r）和静电势V（r），以预测电解质阳离子如何影响Ni-Fe（OOH）晶格位点的局部Lewis酸度/碱度。简而言之，碱金属阳离子对OER活性的改变可以解释为对电解质pH值变化的响应

3）密度泛函理论衍生的反应性描述符证实，阳离子对Ni、Fe和O晶格位点的Lewis酸度的影响可以忽略不计，从而加强了间接pH效应的结论。

参考文献：

Mikaela Görlin et al. Key activity descriptors of nickel-iron oxygen evolution electrocatalysts in the presence of alkali metal cations. Nat Commun, 2020.

DOI: 10.1038/s41467-020-19729-2

https://doi.org/10.1038/s41467-020-19729-2