Optimizing the eg occupancy of magnesium cobalt spinel oxides via Fe substitution to promote oxygen evolution reaction

析氧 催化作用 尖晶石 化学 密度泛函理论 氧气 电催化剂 无机化学 物理化学 材料科学 计算化学 电极 电化学 有机化学 冶金
作者
Songhao Yang,Liping Sun,Qiang Li,Tian Xia,Li-Hua Huo,Hui Zhao
出处
期刊:Journal of Alloys and Compounds [Elsevier]
卷期号:921: 166074-166074 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.jallcom.2022.166074
摘要

Cobalt-based spinel oxides are a promising class of electro-catalysts for oxygen evolution reaction (OER). Herein, a series of Mg(Co1−xFex)2O4 (x = 0.0–1.0) oxides are designed as OER catalysts. MgCo2O4 is selected to fix Co3+ in the octahedral position, which is active site for the OER. We elucidate the volcanic relationship between the OER activity and Fe substitution concentration in Mg(Co1−xFex)2O4, which shows an optimal activity at 20 at% Fe substitution. Superconducting Quantum Design (SQUID) technique reveals that Fe substitution tunes the eg orbital electronic configuration of Co3+ from low spin to high spin. The optimized eg occupancy of 0.91 is obtained in MgCo1.6Fe0.4O4. Density functional theory calculations verify that the improved OER performance stems from the enhanced Co-O covalence after Fe substitution, which promotes the transfer of electrons from oxygen, thus accelerates the catalytic oxygen evolution reaction. The formation energy of O* decrease as well by Fe substitution, and the conversion of OH* into O* is identified to be the rate-determining step. This work complements the optimizing electronic configuration of cobalt cations for OER and provides favorable principles for the rational design of OER electro-catalysts.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
zhongu应助五六七采纳,获得10
刚刚
1秒前
1秒前
共享精神应助君君采纳,获得30
1秒前
我是老大应助leeom采纳,获得10
1秒前
xixi完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
花开富贵发布了新的文献求助10
1秒前
小草发布了新的文献求助10
2秒前
呜呜呜呜发布了新的文献求助10
3秒前
haowu发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
sunny发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
xixi发布了新的文献求助30
5秒前
是是是发布了新的文献求助10
6秒前
Aya发布了新的文献求助10
6秒前
风中梦蕊完成签到 ,获得积分10
6秒前
完美世界应助林..采纳,获得10
7秒前
斯文尔白完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
1113完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
10秒前
10秒前
10秒前
11秒前
12秒前
pugongying发布了新的文献求助10
12秒前
糟糕的雪糕完成签到,获得积分10
12秒前
科目三应助周哥来学习采纳,获得10
12秒前
快乐滑板应助无敌鱼采纳,获得10
12秒前
JamesPei应助文艺凉面采纳,获得10
13秒前
Shaelyn发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
14秒前
ruiD完成签到,获得积分10
14秒前
RockRedfoo完成签到 ,获得积分10
14秒前
atlas wu发布了新的文献求助10
15秒前
高分求助中
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2500
Healthcare Finance: Modern Financial Analysis for Accelerating Biomedical Innovation 2000
Agaricales of New Zealand 1: Pluteaceae - Entolomataceae 1040
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 1000
지식생태학: 생태학, 죽은 지식을 깨우다 600
Crystal structures of UP2, UAs2, UAsS, and UAsSe in the pressure range up to 60 GPa 570
Mantodea of the World: Species Catalog Andrew M 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 纳米技术 内科学 物理 化学工程 计算机科学 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3466106
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3059064
关于积分的说明 9064486
捐赠科研通 2749479
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1508579
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 696964
邀请新用户注册赠送积分活动 696697