Theory-driven design of high-valence metal sites for water oxidation confirmed using in situ soft X-ray absorption

过电位 化学 催化作用 X射线吸收光谱法 析氧 价(化学) 分解水 密度泛函理论 氧化剂 化学工程 原位 吸收光谱法 X射线光电子能谱 金属 无机化学 过渡金属 电极 电化学 物理化学 光催化 计算化学 量子力学 有机化学 工程类 物理
作者
Xueli Zheng,Bo Zhang,Phil De Luna,Yufeng Liang,Riccardo Comin,Oleksandr Voznyy,Lili Han,F. Pelayo Garcı́a de Arquer,Min Liu,Cao‐Thang Dinh,Tom Regier,James J. Dynes,Sisi He,Huolin L. Xin,Huisheng Peng,David Prendergast,Xi‐Wen Du,Edward H. Sargent
出处
期刊:Nature Chemistry [Nature Portfolio]
卷期号:10 (2): 149-154 被引量:569
标识
DOI:10.1038/nchem.2886
摘要

The efficiency with which renewable fuels and feedstocks are synthesized from electrical sources is limited at present by the sluggish oxygen evolution reaction (OER) in pH-neutral media. We took the view that generating transition-metal sites with high valence at low applied bias should improve the activity of neutral OER catalysts. Here, using density functional theory, we find that the formation energy of desired Ni4+ sites is systematically modulated by incorporating judicious combinations of Co, Fe and non-metal P. We therefore synthesized NiCoFeP oxyhydroxides and probed their oxidation kinetics with in situ soft X-ray absorption spectroscopy (sXAS). In situ sXAS studies of neutral-pH OER catalysts indicate ready promotion of Ni4+ under low overpotential conditions. The NiCoFeP catalyst outperforms IrO2 and retains its performance following 100 h of operation. We showcase NiCoFeP in a membrane-free CO2 electroreduction system that achieves a 1.99 V cell voltage at 10 mA cm-2, reducing CO2 into CO and oxidizing H2O to O2 with a 64% electricity-to-chemical-fuel efficiency.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
元谷雪发布了新的文献求助10
刚刚
眼睛大的傲菡完成签到,获得积分10
2秒前
禅花游鱼完成签到,获得积分10
3秒前
尊敬不斜完成签到,获得积分10
3秒前
KouZL完成签到,获得积分10
4秒前
有魅力的臻完成签到,获得积分10
4秒前
共享精神应助小香香采纳,获得10
5秒前
sx发布了新的文献求助30
6秒前
7秒前
可爱的函函应助AXIANGGE采纳,获得10
7秒前
8秒前
wanci应助senta采纳,获得10
9秒前
LeePsy完成签到,获得积分10
9秒前
云fly完成签到,获得积分10
10秒前
橘猫完成签到 ,获得积分10
10秒前
11秒前
12秒前
EasonLi发布了新的文献求助10
13秒前
陈花蕾完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
16秒前
16秒前
16秒前
mm完成签到 ,获得积分10
18秒前
21秒前
sysm发布了新的文献求助20
22秒前
22秒前
25秒前
今后应助小鹿5460采纳,获得200
25秒前
BYQ发布了新的文献求助10
26秒前
superLmy完成签到 ,获得积分10
27秒前
星辰大海应助大力的百合采纳,获得10
28秒前
元谷雪发布了新的文献求助10
28秒前
san行发布了新的文献求助10
29秒前
Cassiopiea19发布了新的文献求助20
30秒前
30秒前
心灵美的修洁完成签到 ,获得积分10
30秒前
30秒前
汉堡包应助huntun采纳,获得10
31秒前
32秒前
高分求助中
Algorithmic Mathematics in Machine Learning 500
Advances in Underwater Acoustics, Structural Acoustics, and Computational Methodologies 400
Getting Published in SSCI Journals: 200+ Questions and Answers for Absolute Beginners 300
The Monocyte-to-HDL ratio (MHR) as a prognostic and diagnostic biomarker in Acute Ischemic Stroke: A systematic review with meta-analysis (P9-14.010) 240
The Burge and Minnechaduza Clarendonian mammalian faunas of north-central Nebraska 206
Fatigue of Materials and Structures 200
Enhance the effectiveness of affiliate marketing on Tiktok for young people 200
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3831479
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3373689
关于积分的说明 10481025
捐赠科研通 3093675
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1702910
邀请新用户注册赠送积分活动 819201
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 771307