【摘要】 虽然NiFe基电催化剂已显示出优异的OER活性,但缺乏长期稳定性使其无法用于商业应用。
Jafar Hussain Shah等[1]开发用于缓慢的析氧反应(OER)的高效且成本有效的电催化剂仍然是建立有效利用可再生能量存储系统和水分解以生产清洁燃料的显著障碍。
目前开发OER催化剂的研究现状表明,NiFe基析氧催化剂(OECs)已被证明是一种优秀的和值得注意的候选物。但了解影响其活性的因素和潜在机理对于开发最先进的OER催化剂是至关重要的。因此,迫切需要开发原位/操作表征来检测关键的中间体沿着负责OER的活性位点和阶段。
57 Fe穆斯堡尔谱是确定催化剂在电化学工作条件下的相结构、确定催化活性中心、阐明催化机理、确定催化活性与催化剂配位结构关系的一种合适的技术。在本教程中,我们讨论了NiFe基催化剂的研究现状,特别是详细介绍了原位/操作57 Fe穆斯堡尔电化学光谱在OER机理研究中的发展和应用。
以有序多孔金属有机骨架(MOF)材料NiFePBAs(普鲁士蓝类似物)衍生的NiFe-(氧)氢氧化物催化剂作为OER电催化剂的典型模型研究案例和自行设计的原位/操作57 Fe穆斯堡尔电化学仪器,为读者提供了一个更好的理解。此外,利用原位/操作~(57)Fe穆斯堡尔谱,很好地解释了Fe物种在OER反应中的重要作用。
虽然NiFe基电催化剂已显示出优异的OER活性,但缺乏长期稳定性使其无法用于商业应用。因此,了解催化剂的降解机理,包括形貌、组成、晶体结构和活性中心数量的变化,对于设计稳定的高活性材料非常重要。这需要一套精确的组合多种互补的原位/操作表征技术,以同时检测所有上述变化。
因此,这将是有益的,以了解在不同的催化剂的活性-结构的关系,通过结合不同的原位/operando表征技术和理论计算,以确定OER的活性位点。这将有助于全面理解OER机理,并将指导用于OER的强大和高效催化剂的设计,以商业应用。
[1] Jafar Hussain Shah,Hu C L, Zhang L, Gong J L. Recent progress made in the mechanism comprehension and design of electrocatalystsfor alkaline water splitting[J]. Energy Environ. Sci., 2019,12(9): 2620-2645.
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