ACS Catalysis：用于提高析氧活性的Ir掺杂的Ni-羟基氧化物纳米片的结构和电子工程

Nanoyu

2021-04-21

开发用于析氧反应（OER）的高活性和稳定的电催化剂对于许多下一代能量转换和存储装置的商业开发至关重要，其中Fe掺杂的Ni羟基氧化物代表了迄今为止所开发的最有前途的OER催化剂之一。然而，目前关于Fe掺杂的Ni羟基氧化物上的OER催化活性位点和机理仍不是很清楚。

近日，为了更深入地揭示金属掺杂剂在增强OER活性中的作用，新西兰奥克兰大学Geoffrey I. N. Waterhouse，Jinlong Liu报道了Ir掺杂对Ni羟基氧化物的OER性能的影响，特别强调了活性位点的性质。

文章要点

1）Hubbard U校正的密度泛函理论（DFT）计算结果表明，Ir掺杂提高了β-NiOOH(001)的电导率，同时还激活了包含三个Ni原子（Ni₃位点）的氧位点，从而实现了η = 0.46 V的超低OER过电位，远低于包含Ir+两个Ni原子（IrNi₂位点，η = 0.77 V）的氧位点以及在原始β-NiOOH中含三个Ni原子的氧位点 （η= 0.66V）中的过电位。

2）研究人员在计算结果的指导下，通过水热组装和液体剥离相结合的方法成功制备了超薄的Ir掺杂的Ni(OH)₂纳米片，纳米片在OER过程中转变为Ir掺杂的NiOOH，相对于原始Ni(OH)₂纳米片或商用IrO₂催化剂具有更高的OER催化活性，从而验证了理论预测。因此，计算和实验结果最终证明了Ir掺杂和纳米片工程调整Ni羟基氧化物的电子和结构性质以改善其析氧电催化的有效协同策略。

参考文献

Jinlong Liu, et al, Structural and Electronic Engineering of Ir-Doped Ni-(Oxy)hydroxide Nanosheets for Enhanced Oxygen Evolution Activity, ACS Catal. 2021

DOI: 10.1021/acscatal.1c00110

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c00110