電化學(xué)水分解產(chǎn)氫(H2)可以緩解能源危機(jī)和環(huán)境污染，但是析氧(OER)的緩慢動(dòng)力學(xué)限制了該方法的實(shí)際應(yīng)用。活性位點(diǎn)的數(shù)量及其內(nèi)在活性是設(shè)計(jì)用于析氧反應(yīng)(OER)的高性能催化劑的關(guān)鍵因素。基于此，波鴻魯爾大學(xué)Wolfgang Schuhmann課題組報(bào)道了一種均相CoNiFeCu多金屬催化劑的合成、性能和深入表征，并證明多金屬協(xié)同效應(yīng)改善了這種催化劑材料的OER動(dòng)力學(xué)和固有催化活性。在OER過(guò)程中，金屬組分之間的電子相互作用提升了催化劑的性能。在1 M KOH中，對(duì)催化劑電化學(xué)活化后，CoNiFeCu多金屬催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的OER活性，在10 mA cm-2電流密度下具有291.5±0.5 mV的低過(guò)電位和43.9 mV dec-1的Tafel斜率。此外，該催化劑顯示出優(yōu)異的穩(wěn)定性，其能夠在50°C的7 M KOH中，500 mA cm-2電流密度下連續(xù)運(yùn)行120小時(shí)(接近工業(yè)條件)。研究人員進(jìn)一步研究了這種CoNiFeCu多金屬催化劑的單個(gè)顆粒，將它們放置在納米電極上之后，結(jié)合相同位置的透射電子顯微鏡圖片(在施加高OER電流密度之前和之后)，發(fā)現(xiàn)由于催化劑表面發(fā)生了碳腐蝕和銅浸出，暴露了更多的表面活性位點(diǎn)，導(dǎo)致催化性能的提高。該項(xiàng)工作所提出的催化劑設(shè)計(jì)策略與獨(dú)特的單納米顆粒表征技術(shù)相結(jié)合，有助于開(kāi)發(fā)和表征用于電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換的高性能催化劑。In-situ Carbon Corrosion and Cu Leaching as a Strategy for Boosting Oxygen Evolution Reaction in multi-metal Electrocatalysts. Advanced Materials, 2022. DOI: 10.1002/adma.202109108
