鎳/鐵復(fù)合材料目前被認(rèn)為是最有希望在堿性介質(zhì)中替代貴金屬的OER催化劑。當(dāng)鐵含量、晶格畸變、電導(dǎo)率和其他相關(guān)因素得到很好的平衡時(shí)，“Fe效應(yīng)”可以最大限度地提高鎳鐵層狀雙氫氧化物(NiFe-LDH)對(duì)析氧反應(yīng)(OER)的活性，但是均質(zhì)NiFe-LDH很難同時(shí)兼顧上述要求。
基于此，黑龍江大學(xué)付宏剛和任志宇等提出了一種精細(xì)的氣體腐蝕策略，以在泡沫鎳(NF)上構(gòu)建具有豐富邊緣/表面-Fe缺陷的多孔NiFe-LDH(A-NiFe/NF)。
這種邊緣/表面-Fe缺陷主要是由納米或亞納米區(qū)域內(nèi)Fe/Ni的局部化學(xué)計(jì)量比不等引起的(由酸蒸氣的不平衡滲透和局部Fe和Ni物質(zhì)離子化的受限反應(yīng)決定)。因此，所制得的A-NiFe/NF催化劑在100和1000 mA cm-2電流密度下的OER過電位分別為251和322 mV；A-NiFe/NF在結(jié)構(gòu)特性和催化活性方面均表現(xiàn)出令人滿意的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，長期OER后A-NiFe的晶相和微觀結(jié)構(gòu)沒有顯著變化。
此外，將A-NiFe/NF和商業(yè)Pt-C分別作為陽極和陰極組裝成電解槽以催化水分解。與RuO2-C/NF||Pt-C/NF電解槽相比，A-NiFe/NF||Pt-C/NF電解槽在催化OER獲得大電流密度方面更有優(yōu)勢(shì)，A-NiFe/NF||Pt-C/NF電解槽只需要1.72 V的電壓就能達(dá)到100 mA cm-2的電流密度。
此外，在1.0 M KOH中以100 mA cm-2的電流密度運(yùn)行40小時(shí)，A-NiFe/NF||Pt-C/NF的電壓變化可以忽略不計(jì)?？偟膩碚f，大氣腐蝕策略突出了其裝置簡單和無廢液殘留的特點(diǎn)，為大規(guī)模非均質(zhì)過渡金屬基電極的綠色經(jīng)濟(jì)合成提供了一條實(shí)際應(yīng)用的策略。
Controlled Atmosphere Corrosion Engineering toward Inhomogeneous NiFe-LDH for Energetic Oxygen Evolution. ACS Nano, 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c00332
