基于水的裂解和复合的储能和转换技术可能是最有效和理想的零碳技术。水裂解阳极半反应,即析氧反应(OER),涉及一个多步骤的质子耦合电子转移过程,这使得反应本质上是缓慢的,因此需要过电位。基准阳极电催化剂,如IrO2和RuO2,由于成本问题而限制了其应用。因此,开发低成本、高效的析氧反应(OER)催化剂并了解其反应机理是电化学转化技术的关键。来自伦敦帝国理工学院的学者报道了一种含有镍和钴的普鲁士蓝类似物(PBA),在碱性介质中是一种很有前途的OER电催化剂。详细的表征表明,PBA在阳极过程中发生了由PBA向Ni(OH)2的转变,PBA的无定形壳层通过促进更大的结构柔性促进了转变。进一步的Operando Raman和X射线光电子能谱研究表明,阳极电位的提高改善了转化核壳PBA的去质子化程度,从而提高了Ni的价态。密度泛函理论计算表明,随着Ni价态的增加,含氧物种的吸附强度不断增强,表现出火山效应与OER活性的关系。在实验和计算结果的基础上,提出了转化产物的OER机理。当槽电压为1.6V时,该全活化催化剂还可用作水电解槽的阴极和阳极,输出电流密度可达13.7 mAcm−2。催化40h后,没有观察到明显的性能衰减。相关文章以“Anodic Transformation of a Core-Shell Prussian Blue Analogue to a Bifunctional Electrocatalyst for Water Splitting”标题发表在Advanced Functional Materials。论文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202106835
图4.化学成分分析。a1,a2)b1-g1)NICO@A-NICO-PBA和b2-G2)NICO@A-NICO-PBA-AA:b1,b2)C K edge,c1,c2)N K edge,d1,D2)OK edge,e1,e2)Ni L edge,f1,f2)Co L edge和g1,g2)叠加的HAADF-STEM图像和EDS元素映射图像。h1,h2)NICO@A-NICO-PBA和NICO@A-NICO-PBA-AA的STEM-EDS。