天津大学/多伦多大学Sargent等Nature Commun：硼化物原位氧化为硼酸盐大电流稳定OER

纳米技术

2021-10-19

人们认为金属硼化物/硼酸盐是具有前景的产氧催化剂，但是迄今为止人们对于其在实际操作条件中的大电流密度中进行电催化反应是否能够实现长期稳定性不清楚。

有鉴于此，天津大学梁红艳、刘永长，多伦多大学Edward H. Sargent等报道金属硼化物原位转变为金属硼酸盐表现了较高的电催化活性，作者通过Operando光谱表征确认金属硼化物原位生成的硼酸盐是产生较高催化活性的原因。而且进一步的，在这个发现的基础上作者发展合成了NiFe基-硼化物，而且能够作为模板化合物生成具有催化活性的NiFe-硼酸盐催化剂。

这种催化剂能够在大电流1 A/cm²中长时间稳定进行OER电催化反应。作者进一步的将这种催化剂用于CO还原膜反应池进行长时间C₂H₄电催化性能测试，发现与贵金属IrO₂作为OER电催化剂相比，硼酸盐电极具有更低的OER过电势（实现200 mV更低的过电势）。

 本文要点：

（1）

这种硼化物衍生氧化物催化剂能够在10 mA/cm²电流密度中与1 M KOH电解液中达到167 mV过电势，而且在1 A/cm²高电流密度中长达400 h工作时过电势达到破记录值，仅为460 mV。

（2）

作者将催化剂与CO还原反应进行配合，组装为碱性环境膜电解池，能够在200 mA/cm²电流密度中稳定的进行80 h长时间C₂H₄电催化合成。其中制备C₂H₄电催化的能量使用效率为19 %，相比条件中当使用IrO₂进行OER反应的C₂H₄电催化能量效率仅仅17 %。

参考文献

Wang, N., Xu, A., Ou, P. et al. Boride-derived oxygen-evolution catalysts. Nat Commun 12, 6089 (2021).

DOI: 10.1038/s41467-021-26307-7

https://www.nature.com/articles/s41467-021-26307-7