Directing in-situ self-optimization of single-atom catalysts for improved oxygen evolution

过电位 催化作用 析氧 吸附 电化学 原位 浸出(土壤学) 化学 氧气 化学工程 材料科学 电极 物理化学 有机化学 土壤科学 土壤水分 工程类 环境科学
作者
Peiyu Ma,Feng Chen,Huihuang Chen,Jiawei Xue,Xinlong Ma,Heng Cao,Dongdi Wang,Ming J. Zuo,Ruyang Wang,Xilan Ding,Shiming Zhou,Zhirong Zhang,Jie Zeng,Jun Bao
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:80: 284-290 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2022.12.051
摘要

The demand for clean and sustainable energy has encouraged the production of hydrogen from water electrolyzers. To overcome the obstacle to improving the efficiency of water electrolyzers, it is highly desired to fabricate active electrocatalysts for the sluggish oxygen evolution process. However, there is generally an intrinsic gap between the as-prepared and real electrocatalysts due to structure evolution under the oxidative reaction conditions. Here, we combine in-situ anionic leaching and atomic deposition to realize single-atom catalysts with self-optimized structures. The introduced F ions facilitate structural transformation from Co(OH)xF into CoOOH(F), which generates an amorphous edge surface to provide more anchoring sites for Ir single atoms. Meanwhile, the in-situ anionic leaching of F ions elevates the Co valence state of Ir1/CoOOH(F) more significantly than the counterpart without F ions (Ir1/CoOOH), leading to stronger adsorption of oxygenated intermediates. As revealed by electrochemical measurements, the increased Ir loading together with the favored adsorption of *OH intermediates improve the catalytic activity of Ir1/CoOOH(F). Specifically, Ir1/CoOOH(F) delivered a current density of 10 mA cm−2 at an overpotential of 238 mV, being lower than 314 mV for Ir1/CoOOH. The results demonstrated the facility of the in-situ optimization process to optimize catalyst structure for improved performance.

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