析氧反應(yīng)(OER)是水電解、金屬-空氣電池和電化學(xué)CO2還原等關(guān)鍵能源設(shè)備的陽(yáng)極半反應(yīng)，涉及緩慢的四電子過(guò)程和O=O鍵的形成。Fe、Co或Ni基氫氧化物是OER的經(jīng)典非貴金屬基電催化劑，并且具有額外酸性陰離子的金屬堿鹽通常表現(xiàn)出比其金屬氫氧化物對(duì)應(yīng)物更好的OER性能。
換句話說(shuō)，金屬堿鹽基催化劑存在“陰離子效應(yīng)”。然而，關(guān)于這種新興的OER催化劑的一些基本問(wèn)題還沒(méi)有得到探究。例如，哪種陰離子是最適合OER的?酸性陰離子如何提高OER的性能?基于此，哈爾濱工業(yè)大學(xué)徐平和西安交通大學(xué)李思偉等用F?，Cl?和CO32?陰離子在泡沫鎳表面合成多種堿性鈷鹽[Co(OH)x(A)y，A=F?，Cl?和CO32?]，并系統(tǒng)地研究它們的OER性能以揭示陰離子效應(yīng)。根據(jù)ECSA歸一化過(guò)電位，催化劑的內(nèi)在OER活性的趨勢(shì)為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都經(jīng)歷了Co(II)表面氧化成Co(III)和Co(IV)的過(guò)程，而體相保留了堿性鈷鹽的結(jié)構(gòu)。此外，研究人員通過(guò)XPS和SXAS分析確定了Co(OH)(CO3)0.5在制備的Co(OH)x(A)y催化劑中具有最佳的OER性能來(lái)自于反應(yīng)后催化劑中較高的活性Co(IV)物種含量，因?yàn)镃O32-比Cl-和F-更容易從堿性鈷鹽晶格中去除。因此，Co(OH)x(A)y基OER催化劑的陰離子效應(yīng)可以解釋為與晶格中陰離子的浸出難度相關(guān)的反應(yīng)后催化劑中高活性Co(IV)的含量。總的來(lái)說(shuō)，該項(xiàng)研究深入研究了金屬堿性鹽基OER催化劑的陰離子效應(yīng)，為理解其它OER預(yù)催化劑的活化過(guò)程提供了一個(gè)“陰離子浸出-金屬氧化”模型。Understanding the Anion Effect of Basic Cobalt Salts for the Electrocatalytic Oxygen Evolution Reaction. ACS Catalysis, 2023. DOI: 10.1021/acscatal.3c01243
