Step-by-step enhancing oxygen evolution ability of CoFe2O4 by hybrid structure engineering and fluorine doping

兴奋剂 氧气 材料科学 化学工程 纳米技术 工程类 化学 光电子学 冶金 有机化学
作者
Yi‐Gang Ji,Jiawei Wu,Huan Wen,Shuli Wang,Ligang Feng
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:496: 154211-154211 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.cej.2024.154211
摘要

CoFe2O4 is a very promising platform to catalyze oxygen evolution reaction (OER). Herein, the largely enhanced intrinsic performance of CoFe2O4 derived from the ZIF-67 for OER was demonstrated by step-by-step hybrid structure engineering and fluorine doping (F-Co/CoFe2O4@NC). This electrode showed high surface area, rapid charge transfer ability, and catalytic kinetics compared to the CoFe2O4@NC and Co/CoFe2O4@NC catalysts. Specifically, an overpotential of 280 mV was required to drive a kinetic current density of 10 mA cm−2 (loading on glassy carbon electrode, no iR-correction), with a Tafel slope of 49.7 mV dec-1 and remarkable catalytic stability throughout a 50-hour test. Theoretical analysis revealed a charge redistribution among Co, and Fe atoms was triggered by fluorine doping, and a more rapid active phase of CoOOH was generated on the surface during catalysis as confirmed by in-situ Raman spectroscopy and the post-surface chemical state analysis. The stable F atoms were more likely to be doped into CoFe2O4, and the active layer of CoOOH formed over the F-CoFe2O4 surface was more active than other states. Moreover, the electronic interaction induced by F-doping is more conducive to improving the adsorption energy of *OOH species, thereby improving the reaction kinetics and catalytic activity of OER. The current work showed an effective step-by-step approach to boosting the intrinsic activity of traditional catalysts for energy-relevant catalysis reactions.
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