Angew：NiFeOOH电催化剂用于碱性OER的非动力学效应、卷积活性和Tafel分析

Nanoyu

2022-12-21

目前，人们已经研究了多种镍基催化剂用于碱性介质中的析氧反应(OER)。然而，所报道的活性，以及塔菲尔斜率值，往往差异很大。

近日，莱顿大学Marc T.M. Koper发现，在相同的催化剂材料上报道的大量不同的塔菲尔斜率可能是由催化剂层内和催化剂层上的(负载相关的)气泡形成引起的，导致欧姆电阻和(内部)OH^-梯度的变化。

文章要点

1）研究证明，开始时（< 5 mA/cm²_geo），Ni₈₀Fe₂₀OOH在0.05-0.2 M KOH中的Tafel斜率约为30 mV/dec，而随着电流密度的增加，Tafel斜率值持续增加，这取决于氢氧化物浓度、旋转速率、负载和超声处理。研究人员证明了这种非动力学效应在低电流密度(< 10 mA/cm²_geo)下已经可以发挥作用，这对于通常不被认为受传质限制阻碍的反应来说可能是一个惊喜。此外，没有观察到第二塔菲尔斜率区域，并且没有速率确定步骤变化的迹象。

2）研究人员建议塔菲尔斜率应绘制在塔菲尔斜率图中。在这样的图中，Tafel斜率是在小电势区域上确定的，并相对于(平均)电流或电势绘制；优选用于不同的负载。根据塔菲尔斜率图，动力学上有意义的塔菲尔斜率值可以由水平塔菲尔斜率区域或在传质效应和气泡形成可以被有效排除的条件下收敛到有意义值的区域来确定。

这种方法对于任何气体释放或潜在传质受限的反应都是必不可少的，特别是当使用不太明确的纳米多孔催化剂层而不是平坦表面时。

参考文献

Onno van der Heijden, et al, Non-Kinetic Effects convolute Activity and Tafel Analysis for the Alkaline Oxygen Evolution Reaction on NiFeOOH Electrocatalysts, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202216477

DOI: 10.1002/anie.202216477

https://doi.org/10.1002/anie.202216477