Intrinsic Electrocatalytic Activity for Oxygen Evolution of Crystalline 3d‐Transition Metal Layered Double Hydroxides

层状双氢氧化物 析氧 催化作用 过渡金属 电化学 电解质 化学 活动站点 材料科学 无机化学 化学工程 电极 物理化学 有机化学 工程类
作者
Fabio Dionigi,Jing Zhu,Zhenhua Zeng,Thomas Merzdorf,Hannes Sarodnik,Manuel Gliech,Lujin Pan,Wei‐Xue Li,Jeffrey Greeley,Peter Strasser
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:60 (26): 14446-14457 被引量:273
标识
DOI:10.1002/anie.202100631
摘要

Abstract Layered double hydroxides (LDHs) are among the most active and studied catalysts for the oxygen evolution reaction (OER) in alkaline electrolytes. However, previous studies have generally either focused on a small number of LDHs, applied synthetic routes with limited structural control, or used non‐intrinsic activity metrics, thus hampering the construction of consistent structure–activity‐relations. Herein, by employing new individually developed synthesis strategies with atomic structural control, we obtained a broad series of crystalline α‐M A (II)M B (III) LDH and β‐M A (OH) 2 electrocatalysts (M A =Ni, Co, and M B =Co, Fe, Mn). We further derived their intrinsic activity through electrochemical active surface area normalization, yielding the trend NiFe LDH > CoFe LDH > Fe‐free Co‐containing catalysts > Fe‐Co‐free Ni‐based catalysts. Our theoretical reactivity analysis revealed that these intrinsic activity trends originate from the dual‐metal‐site nature of the reaction centers, which lead to composition‐dependent synergies and diverse scaling relationships that may be used to design catalysts with improved performance.
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