Nature Communications：双位点分段协同催化机制：促进CoFeSx纳米团簇的可持续水氧化

吴宗涵

2024-02-27

高效的析氧反应电催化剂对于可持续的清洁能源转换至关重要。然而，催化材料遵循传统的吸附质演化机制（AEM），关键氧中间体^*OOH和^*OH之间存在固有的比例关系，或者遵循晶格氧介导机制（LOM），从而可能存在晶格氧迁移和结构重建，不利于高活性和稳定性之间的平衡。鉴于此，来自郑州大学材料科学与工程学院的Jia-Nan Zhang开发了一种非常规的Co-Fe双位点分段协同机制（DSSM），用于碳纳米管（CNT）上的单畴铁磁性催化剂CoFeS_x纳米团簇（CFS-ACs/CNT），该机制可以在不牺牲稳定性的情况下有效地打破结垢关系。

文章要点：

1) 该研究证实，Co³⁺（L.S，t_2g⁶e_g⁰）提供最强的OH^*吸附能，而Fe³⁺（M.S，t_2g ⁴e_g¹）暴露出较强的O^*吸附，并且这些双位点协同产生Co-O-O-Fe中间体，加速了三重态氧的释放( ↑ O = O ↑ ）；

2) 此外，该研究发现CFS-ACs/CNT催化剂表现出比商业IrO₂更低的过电位，并且在没有明显潜在损失的情况下具有约633小时的稳定性。

参考资料：

Xu, S., Feng, S., Yu, Y. et al. Dual-site segmentally synergistic catalysis mechanism: boosting CoFeSx nanocluster for sustainable water oxidation. Nat. Commun. (2024).

10.1038/s41467-024-45700-6

https://doi.org/10.1038/s41467-024-45700-6