AM：一种富Fe表面介孔单晶在催化析氧中实现超低过电位

Nanoyu

2022-03-16

析氧反应（OER）是水分解和金属-空气电池中的关键反应，而过渡金属氢氧化物催化剂则表现出最高的电催化效率。将氢氧化物变薄以获得更多的表面通常不会增加活性中心的数量，真正的活性中心是边缘。

近日，北京科技大学Mingli Qin，贾宝瑞提出了一种新型的富铁表面氢氧化物MSC的设计，以增强电催化OER。

文章要点

1）β-Ni(OH)₂ MSCs介孔周围的边缘产生了更多的真实活性中心，使非活性基面变得具有活性，而这些位置上的Fe修饰进一步提高了活性。结果显示，具有混合价态Fe修饰的β-Ni(OH)₂ MSC催化剂表现出185 mV的超低η₁₀，在目前最先进的氢氧化物OER催化剂中具有最佳性能。

2）研究发现，单晶性质确保了结构的稳定性，并在OER过程中加速了电子转移。在Fe溶出量极低的情况下，该催化剂循环10000次后电流降可忽略不计，其稳定性远高于其他氢氧化物催化剂。在350 mV的过电位下，基于Fe原子的周转频率（TOF）高达16.9 s^-1。因此，当MSCs用作催化剂核时，Fe的利用是有效的。

这项工作展示了一种合成MSC材料的改进机制，即伴随着胶束吸附的螺旋位错驱动螺旋生长机制，并突出了MSCs的结构设计如何同时提高其活性和稳定性，以实现高效催化。

参考文献

Yong Wang, et al, Mesoporous single crystals with Fe-rich skin for ultra-low overpotential in oxygen evolution catalysis, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202200088

https://doi.org/10.1002/adma.202200088