Angew:高价态位点是高电流密度水分解的有利还原中心

Nanoyu

2023-08-08

电化学水分解是生产可持续清洁氢气的一种很有前途的方法。通常情况下，高价位有利于氧化析氢反应(OER)，而低价位有利于析氢反应(HER)。

近日，苏州大学Jun Zhong，Kun Feng，北京大学马丁教授提出了Ni_9.5Co_0.5-S-FeO_x杂化中Co³⁺的高价态是有效和稳定的HER的有利中心，而低化学态的结构类似物表现出更差的性能。

文章要点

1）结果表明，Ni_9.5Co_0.5-S-FeOx催化剂在60 °C的工业温度下，在10 mA cm^-2和1000 mA cm^-2时的超低过电位分别为22 mV和175 mV，且在300h以上具有良好的稳定性。

2）此外，这种材料可以同时适用于OER和HER，在1.730 V的低电池电压下，在60 °C时可以实现1000 mA cm^-2的整体水分解。

3）X射线吸收光谱(XAS)清楚地识别了高价Co³⁺位，而原位XAS和理论计算揭示了Co³⁺处有利的电子捕获和Co³⁺周围合适的H吸附/脱附能，这可以加速HER。理解高价态对还原反应的驱动作用，可能为合理设计与能量相关的催化剂铺平道路。

参考文献

Shuo Li, et al, High Valence State Sites as Favorable Reductive Centers for High-Current-Density Water Splitting, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202308670

DOI: 10.1002/anie.202308670

https://doi.org/10.1002/anie.202308670