Phase Transformation of Needle‐Like Fe‐Co 0.85 Se to Hexagonal Fe‐Co 3 O 4 for Enhanced High‐Current‐Density Oxygen Evolution via Lattice Oxygen Redox

材料科学 电催化剂 析氧 分解水 电化学 碱性水电解 交换电流密度 溶解 氢氧化物 电解 化学工程 结构精修 催化作用 无机化学 塔菲尔方程 电极 物理化学 结晶学 晶体结构 电解质 化学 工程类 光催化 生物化学
作者
Yo Seob Won,Balakrishnan Kirubasankar,Hyungjin Kim,Ik Seon Kwon,Jae Woo Kim,Hayoung Ko,Young‐Kyu Han,Soo Min Kim,Ki Kang Kim
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (36): e2505220-e2505220 被引量:2
标识
DOI:10.1002/smll.202505220
摘要

CoFe layered double hydroxide (LDH) has emerged as a promising oxygen evolution reaction (OER) electrocatalyst but exhibits low intrinsic activity and instability at high current densities, limiting industrial applicability. Herein, a phase-engineering strategy is reported to derive highly crystalline phase-transformed hexagonal Fe-Co3O4 (PH-FCO) via selenization of CoFe LDH to form Fe-Co0.85Se, followed by electrochemical activation. Selective Se leaching during activation induces a morphological transition from needle-like Fe-Co0.85Se to hexagonal PH-FCO. The resulting PH-FCO achieves a high current density of 2 A cm-2 and maintains stability for over 300 h at 500 mA cm-2 and 1 A cm-2. Enhanced crystallinity formed during phase transformation effectively suppresses dissolution and preserves active catalytic sites. First-principles density functional theory calculations reveal that Fe incorporation promotes lattice oxygen oxidation, improves electronic conductivity, and reduces energy barriers. An anion exchange membrane water electrolyzer (AEMWE) incorporating PH-FCO as the anode and NiMo alloy as the cathode delivers 1.91 V at a current density of 1 A cm-2 and maintains stable operation for over 150 h at 500 mA cm-2. Accelerated degradation tests exhibit minimal voltage drift, confirming the robustness of PH-FCO for industrial-scale alkaline water electrolysis.
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