Discovery of Acid-Stable Oxygen Evolution Catalysts: High-Throughput Computational Screening of Equimolar Bimetallic Oxides

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作者
Seoin Back,Kevin Tran,Zachary W. Ulissi
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:12 (34): 38256-38265 被引量:67
标识
DOI:10.1021/acsami.0c11821
摘要

Discovering acid-stable, cost-effective, and active catalysts for oxygen evolution reaction (OER) is critical since this reaction is a bottleneck in many electrochemical energy conversion systems. The current systems use extremely expensive iridium oxide catalysts. Identifying Ir-free or less-Ir containing catalysts has been suggested as the goal, but no systematic strategy to discover such catalysts has been reported. In this work, we perform first-principles-based high-throughput catalyst screening to discover OER-active and acid-stable catalysts focusing on equimolar bimetallic oxides with space groups derived from those of IrOx. We develop an approach to evaluate acid-stability under the reaction condition by utilizing the Materials Project database and density functional theory (DFT) calculations. For acid-stable materials, we further investigate their OER catalytic activities and identify promising OER catalysts that satisfy all the desired properties: Co-Ir, Fe-Ir, and Mo-Ir bimetallic oxides. Based on the calculated results, we provide insights to efficiently perform future high-throughput screening to discover catalysts with desirable properties and discuss the remaining challenges.
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