ACS Catalysis：揭示碱性钴盐对OER的阴离子效应，提出阴离子浸出-金属氧化模型

析氧反应(OER)是水电解、金属-空气电池和电化学CO2还原等关键能源设备的阳极半反应，涉及缓慢的四电子过程和O=O键的形成。Fe、Co或Ni基氢氧化物是OER的经典非贵金属基电催化剂，并且具有额外酸性阴离子的金属碱盐通常表现出比其金属氢氧化物对应物更好的OER性能。换句话说，金属碱盐基催化剂存在“阴离子效应”。然而，关于这种新兴的OER催化剂的一些基本问题还没有得到探究。例如，哪种阴离子是最适合OER的?酸性阴离子如何提高OER的性能?

基于此，哈尔滨工业大学徐平和西安交通大学李思伟等用F−，Cl−和CO32−阴离子在泡沫镍表面合成多种碱性钴盐[Co(OH)x(A)y，A=F−，Cl−和CO32−]，并系统地研究它们的OER性能以揭示阴离子效应。根据ECSA归一化过电位，催化剂的内在OER活性的趋势为Co(OH)(CO3)0.5/NF > Co2(OH)3Cl/NF > Co(OH)F/NF > Co(OH)2/NF。并且，所有的Co(OH)x(A)y都经历了Co(II)表面氧化成Co(III)和Co(IV)的过程，而体相保留了碱性钴盐的结构。

此外，研究人员通过XPS和SXAS分析确定了Co(OH)(CO3)0.5在制备的Co(OH)x(A)y催化剂中具有最佳的OER性能来自于反应后催化剂中较高的活性Co(IV)物种含量，因为CO32-比Cl-和F-更容易从碱性钴盐晶格中去除。

因此，Co(OH)x(A)y基OER催化剂的阴离子效应可以解释为与晶格中阴离子的浸出难度相关的反应后催化剂中高活性Co(IV)的含量。总的来说，该项研究深入研究了金属碱性盐基OER催化剂的阴离子效应，为理解其它OER预催化剂的活化过程提供了一个“阴离子浸出-金属氧化”模型。

Understanding the Anion Effect of Basic Cobalt Salts for the Electrocatalytic Oxygen Evolution Reaction. ACS Catalysis, 2023. DOI: 10.1021/acscatal.3c01243

转自：“萤火科研”微信公众号

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