Systematic Study of Oxygen Evolution Activity and Stability on La1–xSrxFeO3−δ Perovskite Electrocatalysts in Alkaline Media

钙钛矿(结构) 析氧 材料科学 氧气 无机化学 化学工程 纳米技术 结晶学 物理化学 化学 物理 电化学 电极 量子力学 工程类
作者
Sixuan She,Jie Yu,Wanqi Tang,Yinlong Zhu,Yubo Chen,Jaka Sunarso,Wei Zhou,Zongping Shao
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:10 (14): 11715-11721 被引量:216
标识
DOI:10.1021/acsami.8b00682
摘要

Perovskite oxide is an attractive low-cost alternative catalyst for oxygen evolution reaction (OER) relative to the precious metal oxide-based electrocatalysts (IrO2 and RuO2). In this work, a series of Sr-doped La-based perovskite oxide catalysts with compositions of La1- xSr xFeO3-δ ( x = 0, 0.2, 0.5, 0.8, and 1) are synthesized and characterized. The OER-specific activities in alkaline solution increase in the order of LaFeO3-δ (LF), La0.8Sr0.2FeO3-δ (LSF-0.2), La0.5Sr0.5FeO3-δ (LSF-0.5), SrFeO3-δ (SF), and La0.2Sr0.8FeO3-δ (LSF-0.8). We establish a direct correlation between the enhancement in the specific activity and the amount of surface oxygen vacancies as well as the surface Fe oxidation states. The improved specific activity for LSF-0.8 is clearly linked to the optimum amount of surface oxygen vacancies and surface Fe oxidation states. We also find that the OER performance stability is a function of the crystal structure and the deviation in the surface La and/or Sr composition(s) from their bulk stoichiometric compositions. The cubic structure and lower deviation, as is the case for LSF-0.8, led to a higher OER performance stability. These surface performance relations provide a promising guideline for constructing efficient water oxidation.
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