Redirecting dynamic surface restructuring of a layered transition metal oxide catalyst for superior water oxidation

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作者
Jian Wang,Sejun Kim,Jiapeng Liu,Yang Gao,Subin Choi,Jeongwoo Han,Hyeyoung Shin,Sugeun Jo,Juwon Kim,Francesco Ciucci,Hwiho Kim,Qingtian Li,Wanli Yang,Xia Long,Shihe Yang,Sung‐Pyo Cho,Keun Hwa Chae,Min Gyu Kim,Hyungjun Kim,Jongwoo Lim
出处
期刊:Nature Catalysis [Nature Portfolio]
卷期号:4 (3): 212-222 被引量:385
标识
DOI:10.1038/s41929-021-00578-1
摘要

Rationally manipulating the in situ formed catalytically active surface of catalysts remains a tremendous challenge for a highly efficient water electrolysis. Here we present a cationic redox-tuning method to modulate in situ catalyst leaching and to redirect the dynamic surface restructuring of layered LiCoO2–xClx (x = 0, 0.1 or 0.2), for the electrochemical oxygen evolution reaction (OER). Chlorine doping lowered the potential to trigger in situ cobalt oxidation and lithium leaching, which induced the surface of LiCoO1.8Cl0.2 to transform into a self-terminated amorphous (oxy)hydroxide phase during the OER. In contrast, Cl-free LiCoO2 required higher electrochemical potentials to initiate the in situ surface reconstruction to spinel-type Li1±xCo2O4 and longer cycles to stabilize it. Surface-restructured LiCoO1.8Cl0.2 outperformed many state-of-the-art OER catalysts and demonstrated remarkable stability. This work makes a stride in modulating surface restructuring and in designing superior OER electrocatalysts via manipulating the in situ catalyst leaching. Rationally manipulating the in-situ-formed catalytically active surface of catalysts is a challenging but promising endeavour. Now, the surface of LiCoO2 during water oxidation is engineered by Cl doping via a cationic redox-tuning method that modulates in situ leaching and redirects the dynamic surface restructuring.
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