科研动态

胡卫华教授课题组在电催化析氧领域取得新进展

近日，胡卫华教授课题组在NiFe析氧电催化剂研究方向取得了新进展，相关成果以“Simultaneous phase transformation and doping via a unique photochemical-electrochemical strategy to highly active Fe-doped Ni oxyhydroxide oxygen evolution catalyst”为题发表在国际知名期刊《Journal of Materials Chemistry A》。论文的通讯作者为胡卫华教授，第一作者为硕士研究生易凌亚。

NiFe基催化剂是目前发现的碱性环境下性能最好的析氧催化剂之一，近年来，由不同方法制备的高活性NiFe析氧催化剂被广泛报道。Fe的引入会形成Fe-O-Ni位点，它被认为是此类催化剂真正的催化活性中心；但Fe的引入同时也会无序化NiOOH相，还可能形成惰性的FeOOH，这两者都不利于OER活性。因此，平衡表面活性位点密度与NiOOH基质的结构有序度是提高NiFe催化剂活性的可行策略。基于此，本研究提出了一种独特且温和的光化学-电化学路径，制备了非均匀Fe分布的NiOOH纳米颗粒高效析氧电催化剂。

图1. Fe-NiOOH@CC催化剂的合成示意图

图2. Fe-NiOOH@CC制备过程中相变化的电化学、拉曼解析。

图3. 拉曼光谱表征

研究结果表明，制得的Fe-NiOOH@CC催化剂表面是丰富的Fe掺杂NiOOH活性位点，内部是高度结晶的NiOOH基质。这种独特的不均匀结构得益于电化学循环使紫外光照形成的非晶氧化物快速转化为高度结晶态的NiOOH纳米颗粒；与此同时，Fe在随后的电化学循环中成功掺杂到富含缺陷/边缘位点的NiOOH颗粒表面。Fe-NiOOH@CC表现出相对于RuO₂及其他方法制备的NiFe类似物更优的析氧活性，并在~150 mA cm^-2电流密度下持续工作55小时。

该项研究工作得到了国家自然科学基金面上项目和中央高校基本业务费重点项目资助。

文章链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/ta/d0ta09617b#!divAbstract