Efficient Hydrazine Electro‐Oxidation Achieved by Tailored Electron Injection into Fe (III) Sites Activating Dehydrogenation

材料科学 脱氢 电解 联氨(抗抑郁剂) 催化作用 海水 化学工程 纳米技术 电极 物理化学 化学 有机化学 海洋学 色谱法 工程类 电解质 地质学
作者
Shucong Zhang,Xiaotong Wei,Shuixing Dai,Huanlei Wang,Minghua Huang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (10) 被引量:19
标识
DOI:10.1002/adfm.202311370
摘要

Abstract Tailoring the d‐orbital electron of Fe (III) in oxyhydroxide is highly expected to realize an efficient hydrazine oxidation reaction (HzOR) for assisting seawater electrolysis. Although interface engineering can effectively change electron states on Fe sites by charge injection or extraction, most interfaces have a directional electric field for inaccessible regulation. Herein, the combination of iron oxyhydroxide and biphasic nickel phosphide is established to obtain a dual built‐in electric field (BEF) with opposite direction, which aims to manipulate the d‐orbital electron configuration of Fe (III) sites, thereby optimizing the binding strength and activating of N 2 H 4 intermediates. Both computational and experimental analyses reveal that the moderate Fe─*N 2 H 4 binding strength originating from tailored electron injection plays the key role in accelerating dehydrogenation. Impressively, such a promising promotion endows the catalyst with a remarkable HzOR activity, realizing working potentials of −8 and 44 mV for 10 and 100 mA cm −2 in alkaline seawater, respectively, and achieving outstanding long‐term stability for over 100 h. H 2 production from a hybrid seawater electrolyzer (HSE) requires a dramatically low power consumption of 16.4 Wh L −1 H 2 with ≈100% Faraday efficiency. It is believed that the work sheds new inspiration on d‐orbital regulation for obtaining advanced HzOR electrocatalysts.
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