Transition-metal oxides with peak oxygen vacancy content for oxygen electrocatalysis

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作者
Yuan Wang,Han Yu,Weiran Suo,Jieling Zhang,Xiaoyong Lai,Zhimin Li,Zuozhong Liang,Guozhong Cao
出处
期刊:Science China. Materials [Springer Science+Business Media]
卷期号:66 (11): 4357-4366 被引量:11
标识
DOI:10.1007/s40843-023-2606-0
摘要

Introducing oxygen vacancies in transition-metal oxides is an effective method to improve electrocatalytic water oxidation activity. However, controlled defect engineering in metal oxides remains a challenge. In this study, high oxygen vacancy content is achieved in transition-metal oxides by regulating the pyrolysis temperature of corresponding metal hydroxides. Specifically, Co3O4 nanoflowers with a large amount of oxygen vacancies were obtained by pyrolysis of Co(OH)2 in air at 400°C. The high oxygen vacancy content may be due to the rich porous structure and atomic rearrangement of Co and O. Electrochemical results showed that oxygen vacancy defect-rich Co3O4 prepared at 400°C (Co3O4-400) has the lowest overpotential η of 321 mV for oxygen evolution reaction at a current density j of 10 mA cm−2 in 1.0 mol L−1 KOH compared with Co3O4-300 (348 mV) and Co3O4-500 (366 mV). Theoretical calculations and experiments verified the beneficial effect of oxygen vacancies in Co3O4. This study offers an efficient strategy to develop highly active transition-metal oxides with optimized oxygen vacancies.
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