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Cation and Anion Co-doped Perovskite Nanofibers for Highly Efficient Electrocatalytic Oxygen Evolution

材料科学 钙钛矿(结构) 过电位 析氧 塔菲尔方程 煅烧 氧化物 纳米纤维 催化作用 化学工程 无机化学 静电纺丝 纳米技术 物理化学 电极 化学 电化学 复合材料 有机化学 冶金 聚合物 工程类
作者
Zhishan Li,Kan‐Hao Xue,Jinsong Wang,Jiangang Li,Xiang Ao,Huachuan Sun,Xiaoqiang Song,Wen Lei,Yulin Cao,Chundong Wang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:12 (37): 41259-41268 被引量:47
标识
DOI:10.1021/acsami.0c10045
摘要

Perovskite oxides have been recognized as one of the most attractive oxygen evolution reaction (OER) catalysts because of their low cost, earth abundance, and robust nature. Herein, one-dimensional porous LaFe1-xNixO3 (LFNO) perovskite oxide nanofibers (LFNO NFs) are fabricated with a feasible electrospinning route and its further post-calcination treatment. By tailoring the atomic percent of Fe and Ni in the perovskite oxide, we determined that LaFe0.25Ni0.75O3 (LFNO-III) NFs afford the best OER activity among all the prepared perovskite oxides. Especially remarkable is that the further selenide-doped LaFe0.25Ni0.75O3 (LFNOSe-III) NFs exhibit outstanding OER activity with a low overpotential of 287 mV at 10 mA cm-2 and a small Tafel slope of 87 mV dec-1 in 1 M KOH solution, markedly exceeding that of the parent perovskite oxide and the commercial RuO2. It also delivers decent durability with no significant degradation after 22 h of stability test. In the meanwhile, density functional theory calculations are also conducted to justify the optimized adsorption features of *OH, *O, and *OOH intermediates and unveil that the electrocatalytic active sites are the Ni atoms adjacent to Fe in the Ni- and Se codoped perovskite. This work provides an effective method for the development of highly efficient perovskite oxide catalysts.
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