EES: 在钴铁（氧）氢氧化物的析氧反应中追踪高价表面铁物种

雨辰

2021-11-24

析氧反应（OER）是水分解的瓶颈反应，可用于从可再生电力中产生绿色氢气。钴铁氢氧化物(CoFeOxHy)是碱性介质中最具活性的OER催化剂之一。然而，这些催化剂的活性位点尚不清楚。

有鉴于此，洛桑联邦理工学院胡喜乐教授等人，利用原位紫外-可见光(UV-Vis)、x射线吸收和拉曼光谱揭示了CoFeOxHy中Fe和Co离子在OER过程中的氧化。

本文要点

1）通过分析具有不同 Fe 含量和厚度的样品，发现表面 Fe⁴⁺ 物种的浓度，而不是本体中 Co⁴⁺ 的浓度，与催化活性成比例。该工作表明 CoFeOxHy 中含有 Fe⁴⁺ 的活性位点。

2）对于这两种催化剂，Co³⁺ 氧化为 Co⁴⁺ 发生在 OER 开始之前。 对于 CoOxHy，在 OER 开始时观察到 Co 基氧化。CoFeOxHy上的OER不存在这种氧化；相反，OER与Fe³⁺到Fe⁴⁺的氧化过程相伴而生。

3）Fe⁴⁺种仅形成于CoFeOxHy的表层，而Co⁴⁺物种则存在于大部分大块材料中。Fe⁴⁺而不是Co⁴⁺的浓度与OER活性相关。因此，Fe的作用不仅是促进Co³⁺氧化成Co⁴⁺，更重要的是在表面形成一个新的活性位点，具有更高的活性。

参考文献：

Seunghwa Lee et al. Tracking high-valent surface iron species in the oxygen evolution reaction on cobalt iron (oxy)hydroxides.  Energy Environ. Sci., 2021.

DOI: 10.1039/D1EE02999A

https://doi.org/10.1039/D1EE02999A