電化學水分解提供了一種以氫的形式儲存可持續(xù)能量的可行途徑。然而，水分解的氧化半反應(yīng)，即析氧反應(yīng)（OER），由于質(zhì)子耦合的四電子轉(zhuǎn)移過程，動力學上極其緩慢，這限制了水分解的整體效率。RuO2和IrO2基準OER催化劑，由于其高昂的成本和不穩(wěn)定性，嚴重限制了它們的大規(guī)模應(yīng)用。
近日，倫敦大學學院唐軍旺教授，中科院大連化學物理研究所王愛琴研究員報道了通過調(diào)整結(jié)晶度調(diào)節(jié)的Co2?xVxO4納米板中V離子的平衡濃度，開發(fā)了一種高效的鈷釩尖晶石型電催化劑，其具有極高的Co3+離子濃度。
本文要點
要點1. 實驗結(jié)果顯示，該催化劑在10 mA/cm2時具有240 mV的最低過電位， 45 mV dec?1的最小塔菲爾斜率，水氧化過電位為280 mV時的電流密度為100 mA/cm2，明顯優(yōu)于基準RuO2催化劑，且具有良好的穩(wěn)定性。
要點2. 優(yōu)異的性能歸功于在低結(jié)晶度的Co2?xVxO4（LC- Co2?xVxO4）樣品中原位獲得了非常高的2.84的Co3+/Co2+比值，這比廣泛報道的Co3O4樣品高出40%，這一點也得到了Operando X射線吸收近邊光譜和原位X射線光電子能譜的證實。
這些結(jié)果有望為通過實現(xiàn)V4+穩(wěn)定的反應(yīng)中心和精確控制結(jié)晶度來提高非貴金屬基OER電催化劑的性能。Chaoran Jiang, et al, Crystallinity-Modulated Co2?xVxO4 Nanoplates for Efficient Electrochemical Water Oxidation, ACS Catal.2021DOI: 10.1021/acscatal.1c04618https://doi.org/10.1021/acscatal.1c04618
