Non-metal/metalloid modification of perovskite oxide enables lattice oxygen participation in accelerating oxygen evolution activity

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作者
Yi Wang,Guichan Chen,Jiao Xie,Dengjie Chen
出处
期刊:International Journal of Hydrogen Energy [Elsevier]
卷期号:47 (92): 39108-39119 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.ijhydene.2022.09.087
摘要

Perovskite oxides, with structural and compositional flexibility, have been extensively used as electrocatalysts in alkaline solutions for the oxygen evolution reaction (OER) which is a key factor in determining the overall efficiency of metal-air batteries or hydrogen evolution from electrochemical water splitting. The cation-doping approach is widely used to generate novel perovskite oxides with boosted electrocatalytic activity, while non-metal and metalloid modifications have received far less attention. Herein, we show a simple non-metal/metalloid alteration method to make efficient OER electrocatalysts with low overpotential and good stability. The developed SrCo0.95M0.05O3−δ (M = P, S, and Si) catalysts exhibit greatly improved OER activity and stability in comparison to the pristine hexagonal SrCoO3−δ. SrCo0.95Si0.05O3−δ achieves the lowest OER overpotential of 0.41 V at 10 mA cmdisk−2 and the lowest Tafel slope of 63 mV dec−1, while SrCoO3−δ exhibits 0.46 V and 95 mV dec−1 under identical conditions. SrCo0.95Si0.05O3−δ further demonstrates improved stability when compared to SrCoO3−δ. The creation of a stable cubic perovskite structure with an increased amount of oxygen vacancy facilitates oxygen diffusivity, thus maximizing the lattice oxygen participation. Furthermore, the surface evolution and the enhanced room-temperature electrical conductivity jointly contribute to the improvement of the electrocatalytic OER activity of SrCo0.95M0.05O3−δ. Our present findings offer a simple and viable strategy for creating highly efficient perovskites for OER.
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