Boosting Oxygen Evolution Reaction Performance on NiFe-Based Catalysts Through d-Orbital Hybridization

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作者
Xing Wang,Wei Pi,Sheng Hu,Haifeng Bao,Na Yao,Wei Ma
出处
期刊:Nano-micro Letters [Springer Nature]
卷期号:17 (1)
标识
DOI:10.1007/s40820-024-01528-9
摘要

Abstract Anion-exchange membrane water electrolyzers (AEMWEs) for green hydrogen production have received intensive attention due to their feasibility of using earth-abundant NiFe-based catalysts. By introducing a third metal into NiFe-based catalysts to construct asymmetrical M-NiFe units, the d -orbital and electronic structures can be adjusted, which is an important strategy to achieve sufficient oxygen evolution reaction (OER) performance in AEMWEs. Herein, the ternary NiFeM (M: La, Mo) catalysts featured with distinct M-NiFe units and varying d -orbitals are reported in this work. Experimental and theoretical calculation results reveal that the doping of La leads to optimized hybridization between d orbital in NiFeM and 2 p in oxygen, resulting in enhanced adsorption strength of oxygen intermediates, and reduced rate-determining step energy barrier, which is responsible for the enhanced OER performance. More critically, the obtained NiFeLa catalyst only requires 1.58 V to reach 1 A cm −2 in an anion exchange membrane electrolyzer and demonstrates excellent long-term stability of up to 600 h.
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