Interfaces coupling of Co8FeS8-Fe5C2 with elevated d-band center for efficient water oxidation catalysis

过电位 催化作用 电子转移 塔菲尔方程 碳纤维 材料科学 化学 化学工程 物理化学 电化学 复合材料 有机化学 电极 复合数 工程类
作者
Bin Wang,Yuanfu Chen,Gu Liu,Dawei Liu,Yanfang Liu,Chaoqun Ge,Long Wang,Zegao Wang,Renbing Wu,Liuying Wang
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier]
卷期号:341: 123294-123294 被引量:23
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2023.123294
摘要

Maximizing the oxygen evolution reaction (OER) catalytic activity of carbon coated core-shell electrocatalysts is significant for the application of water electrolyzers and rechargeable metal-air batteries, yet the modulation of the catalytic properties through interfaces coupling remains challenging. Here, we construct Fe5C2 phase interlayered between carbon shell and Co8FeS8 core (Co8FeS8-Fe5C2@C) for enhancing the alkaline OER catalytic performance. By altering the interlayer phase with Co1−xS as the control sample (Co8FeS8-Co1−xS@C), synchrotron X-ray absorption spectroscopy analysis integrated with density functional theory calculations indicate that the induced interfacial electron coupling of Co8FeS8-Co1−xS and Co8FeS8-Fe5C2 can upshift the d-band center toward Fermi level, optimalize Gibbs free energy for oxygen-containing intermediates, facilitate electron transfer between Co8FeS8 and carbon shell. Consequently, the target Co8FeS8-Fe5C2@C catalyst with stronger interface coupling and optimal electron modulation shows an significant overpotential (η10) decrease by 93 mV compared with Co8FeS8@C, along with a Tafel slop of 48.9 mV dec−1 and a long catalytic lifetime, outperforming commercial RuO2 and other reported analogous catalysts. This work opens up further opportunities of interlayer modification in carbon caoted core-shell catalyst to effictivly tailor the d-Band centers for effectively strengthen its catalytic performance.
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