ACS Nano：硫酸盐修饰的非晶态钴铁氧化物纳米片增强析氧反应中的O–O耦合

NavyLIu

2022-12-24

电化学析氧反应（OER）在几种能源技术中发挥着重要作用，其性能和成本效益在很大程度上与所使用的OER电催化剂有关。在此，武汉工程大学Wang Xiang、重庆工业大学Qi Xueqiang、加泰罗尼亚能源研究所Cabot Andreu详细介绍了含有良好锚固SO₄^2-阴离子基团的钴铁氧化物纳米片（CoFe_xO_y-SO₄）的合成过程。

本文要点：

1) 作者使用钴基沸石咪唑盐骨架（ZIF-67）作为结构模板，钴源和Mohr盐（（NH₄）₂Fe（SO₄）₂·6H₂O）作为铁和硫酸盐的来源。当将ZIF-67与硫酸铁铵结合时，铵离子水解产生的质子蚀刻ZIF-67，使其多面体结构解离，并通过扩散控制过程形成二维纳米多孔结构。同时，铁离子部分取代了结构中的钴，SO₄^2-离子通过与有机配体交换而锚定在材料表面，从而获得了超薄CoFe_xO_y-SO₄纳米片。所提出的合成方法能够控制Fe和SO₄离子的量，并分析每个元素对电催化活性的影响。

2)优化的CoFe_xO_y-SO₄材料具有优异的OER活性，10 mA cm^–2下的过电位为268 mV，Tafel斜率为46.5 mV de^c–1，在62小时内具有优异的稳定性。该纳米片结构特征具有大的电化学活性表面积、高密度的反应位点和快速的电子传输性质。同时，铁的引入增加了催化剂的电导率，并为OER中间体的吸附提供了具有最佳键能和自旋状态的快速反应位点。硫酸盐离子在催化剂表面的存在改变了活性位点的电子能级，调节了中间体的吸附以降低OER过电位，并促进了表面电荷转移，从而加速了含氧中间体的形成。

参考文献：

Wang Xiang et.al Sulfate-Decorated Amorphous–Crystalline Cobalt-Iron Oxide Nanosheets to Enhance O–O Coupling in the Oxygen Evolution Reaction ACS Nano 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c12029

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c12029