Defect‐Driven Enhancement of Electrochemical Oxygen Evolution on Fe–Co–Al Ternary Hydroxides

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作者
Yixuan Sun,Yuanyuan Xia,Long Kuai,Hongxia Sun,Wei Cao,Marko Huttula,A. Honkanen,Mira Viljanen,Simo Huotari,Baoyou Geng
出处
期刊:Chemsuschem [Wiley]
卷期号:12 (12): 2564-2569 被引量:31
标识
DOI:10.1002/cssc.201900831
摘要

Efficient, abundant and low-cost catalysts for the oxygen evolution reaction (OER) are required for energy conversion and storage. In this study, a doping-etching route has been developed to access defect rich Fe-Co-Al (Fe-Co-Al-AE) ternary hydroxide nanosheets for superior electrochemical oxygen evolution. After partial etching of Al, ultrathin Fe3 Co2 Al2 -AE electrocatalysts with a rich pore structure are obtained with a shift of the cobalt valence state towards higher valence (Co2+ →Co3+ ), along with a substantial improvement in the catalytic performance. Fe3 Co2 Al2 -AE shows a notably lower overpotential of only 284 mV at a current density of 10 mA cm-2 and double the OER mass activity of the etching-free Fe3 Co2 Al2 with an overpotential of 350 mV. Density functional theory shows the leaching of Al changes the rate-determining step of the OER from conversion of *OOH into O2 on Fe3 Co2 Al2 to formation of OOH from *O on the Al-defective catalysts. This work demonstrates an effective route to design and synthesize transition metal electrocatalysts and provides a promising alternative for the further development of oxygen evolution catalysts.

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