High-valence metals improve oxygen evolution reaction performance by modulating 3d metal oxidation cycle energetics

过电位 催化作用 氧气 分解水 金属 材料科学 析氧 价(化学) 过渡金属 化学工程 化学 氧化还原 无机化学 物理化学 冶金 电化学 电极 光催化 工程类 生物化学 有机化学
作者
Bo Zhang,Lie Wang,Zhen Cao,Sergey M. Kozlov,F. Pelayo Garcı́a de Arquer,Cao‐Thang Dinh,Jun Li,Ziyun Wang,Xueli Zheng,Longsheng Zhang,Yunzhou Wen,Oleksandr Voznyy,Riccardo Comin,Phil De Luna,Tom Regier,Wenli Bi,E. Ercan,Chih‐Wen Pao,Lirong Zheng,Yongfeng Hu,Yujin Ji,Youyong Li,Ye Zhang,Luigi Cavallo,Huisheng Peng,Edward H. Sargent
出处
期刊:Nature Catalysis [Springer Nature]
卷期号:3 (12): 985-992 被引量:480
标识
DOI:10.1038/s41929-020-00525-6
摘要

Multimetal oxyhydroxides have recently been reported that outperform noble metal catalysts for oxygen evolution reaction (OER). In such 3d-metal-based catalysts, the oxidation cycle of 3d metals has been posited to act as the OER thermodynamic-limiting process; however, further tuning of its energetics is challenging due to similarities among the electronic structures of neighbouring 3d metal modulators. Here we report a strategy to reprogram the Fe, Co and Ni oxidation cycles by incorporating high-valence transition-metal modulators X (X = W, Mo, Nb, Ta, Re and MoW). We use in situ and ex situ soft and hard X-ray absorption spectroscopies to characterize the oxidation transition in modulated NiFeX and FeCoX oxyhydroxide catalysts, and conclude that the lower OER overpotential is facilitated by the readier oxidation transition of 3d metals enabled by high-valence modulators. We report an ~17-fold mass activity enhancement compared with that for the OER catalysts widely employed in industrial water-splitting electrolysers. Multimetal oxyhydroxides are among the most active catalysts for alkaline water oxidation, but tuning their properties remains a challenge. Now, the performance of NiFe- and FeCo-based catalysts is optimized with the incorporation of high-valence modulator metals, which shifts the active metals towards lower valence states and enables lower overpotentials.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
田様应助fenghao采纳,获得10
1秒前
卷卷发布了新的文献求助10
1秒前
丘比特应助Mango采纳,获得10
1秒前
弥叶十厥发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
3秒前
cs发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
是然宝啊完成签到,获得积分10
5秒前
万能图书馆应助liuxingyu采纳,获得10
6秒前
7秒前
典雅柚子发布了新的文献求助10
8秒前
linlin完成签到,获得积分10
9秒前
可爱的函函应助ilaragakki采纳,获得10
10秒前
魏淑辉完成签到 ,获得积分10
11秒前
shitaocameron发布了新的文献求助10
11秒前
空空完成签到,获得积分10
12秒前
tyt完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
filter发布了新的文献求助30
14秒前
机智的从霜完成签到 ,获得积分10
14秒前
典雅柚子完成签到,获得积分10
15秒前
8R60d8应助欣欣子采纳,获得10
15秒前
18秒前
甄茗发布了新的文献求助10
18秒前
仁爱的戒指完成签到 ,获得积分10
19秒前
浅尝离白应助Jalynn2044采纳,获得30
20秒前
filter完成签到,获得积分10
20秒前
20秒前
21秒前
21秒前
充电宝应助乐乐乐乐乐乐采纳,获得10
21秒前
李建勋完成签到 ,获得积分10
21秒前
22秒前
fap完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
小丸子发布了新的文献求助10
23秒前
安静的难破完成签到,获得积分10
23秒前
高分求助中
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
COSMETIC DERMATOLOGY & SKINCARE PRACTICE 388
Case Research: The Case Writing Process 300
Global Geological Record of Lake Basins 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3141967
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2792954
关于积分的说明 7804609
捐赠科研通 2449278
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1303129
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 626796
版权声明 601291