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Nano and phase engineering of Fe-Cu alloy exsolved perovskite oxide-based hetero-catalysts for efficient oxygen evolution reaction

塔菲尔方程 材料科学 钙钛矿(结构) 析氧 氧化物 催化作用 化学工程 相(物质) 电化学 纳米颗粒 金属 纳米- 纳米技术 电极 复合材料 物理化学 化学 冶金 有机化学 工程类 生物化学
作者
Jiajia Huang,Tong Su,Huibin Zhao,Fengjiao Li,Te‐Wei Chiu,Manish Singh,Qixing Wu,Liangdong Fan
出处
期刊:Fuel [Elsevier BV]
卷期号:356: 129479-129479 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.fuel.2023.129479
摘要

The electrochemical oxygen evolution reaction (OER), a crucial reaction in water electrolyzers and rechargeable metal–air batteries, requires for active electrocatalysts. Perovskite oxides possessing flexible composition and adjustable crystal structure and high intrinsic catalytic activity are potential candidates. However, distinct issues like low electrical conductivity and limited active sites hinder their wide application. To address these issues, we propose an integrated strategy that combines nanoarchitecture synthesis, nanoparticle exsolution design, and hybrid phase assembly with multi-interfacial interaction to create a phase controllable Fe/Cu nanoparticles-Ruddlesden-Popper structural-simple perovskite composites. Our results indicate that the composite catalyst LSFCN-R600 that was finally treated in 10% H2/N2 at 600 °C for 10 h with optimal metal phase exsolution and maximum surface/interfacial oxygen defects displayed the best OER activity: η10 = 381 mV and the Tafel slope 120 mV dec−1 as well as reliable performance in 20 h potentiostat test. The nano and heterostructural phase design increases the charge transfer rate and electrochemically active area. Our approach provides a reliable method for fabricating highly efficient perovskite oxide-based electrocatalysts that can be applied to various reactions and energy technologies.
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