Asymmetric tacticity navigates the localized metal spin state for sustainable alkaline/sea water oxidation

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作者
Yaoda Liu,Lei Li,Xuning Li,Yifan Xu,Dongshuang Wu,Thangavel Sakthivel,Zhi‐Xin Guo,Xiaoxu Zhao,Zhengfei Dai
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:11 (22): eads0861-eads0861 被引量:39
标识
DOI:10.1126/sciadv.ads0861
摘要

Anodic oxygen evolution reaction (OER) that involves a spin-dependent singlet-to-triplet oxygen changeover largely restrains the water electrolysis efficiency for hydrogen production. However, the modulation of spin state is still challengeable for most OER catalysts, and there remains a debate on deciphering the active spin state in OER. Here, we pioneered an asymmetric Fe-incorporated NiPS3 tactic system to retune the metal localized spin for efficient OER electrocatalysis. It is unraveled that the synergistic effect of medium-spin FeIII site and P/S coordination can effectively boost OER activity and Cl resistance selectivity in alkaline/sea water. Resultantly, the Fe/NiPS3-based asymmetric electrodes exhibit low cell voltages of 1.50 volts/1.52 volts in alkaline/sea water at 10 milliamperes per square centimeter, together with a sustainable retention for 1000 hours. It also delivers the durable performance in anion exchange membrane water electrolyzers with a low operation voltage at 45°C. This research navigates the atomic localized spin state as the criterion in rationalizing efficient nonprecious alkaline/sea water oxidation electrocatalysts.
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