Operando Identification of Active Species and Intermediates on Sulfide Interfaced by Fe3O4 for Ultrastable Alkaline Oxygen Evolution at Large Current Density

催化作用 X射线吸收光谱法 硫化物 析氧 化学 拉曼光谱 硫化钴 无机化学 密度泛函理论 光谱学 X射线光电子能谱 过渡金属 吸收光谱法 化学工程 材料科学 电化学 物理化学 有机化学 电极 光学 物理 工程类 计算化学 量子力学 生物化学
作者
Qianqian Ji,Yuan Kong,Hao Tan,Hengli Duan,Na Li,Bing Tang,Yao Wang,Sihua Feng,Liyang Lv,Chao Wang,Fengchun Hu,Wenhua Zhang,Liang Cai,Wensheng Yan
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:12 (8): 4318-4326 被引量:161
标识
DOI:10.1021/acscatal.2c01090
摘要

Transition-metal sulfides are investigated as promising electrocatalysts for oxygen evolution reaction (OER) in alkaline media; however, the real active species remain elusive and the development of oxyhydroxides reconstructed from sulfides delivering stable large current density at low applied potentials is a great challenge. Here, we report a synergistic hybrid catalyst, composed of nanoscale heterostructures of Co9S8 and Fe3O4, that exhibits only a low potential of 350 mV and record stability of 120 h at the 500 mA cm–2 in 1.0 M KOH. Voltage-dependent soft X-ray absorption spectroscopy (XAS) and Operando Raman spectroscopy demonstrate that the initial Co9S8@Fe3O4 is reconstructed into CoOOH/CoOx@Fe3O4 and further to complete CoOOH@Fe3O4. Operando XAS and electron microscopy imaging analyses reveal that the completely reconstructed CoOOH acts as active species and Fe3O4 components prevent the aggregation of CoOOH. Operando infrared spectroscopy indicates cobalt superoxide species (*OOH) as the active intermediates during the OER process. Density functional theory calculations demonstrate the formation of *OOH as the rate-determining step of OER and CoOOH@Fe3O4 exhibits a lower energy barrier for OER. Our results provide an in-depth understanding of the dynamic surface structure evolutions of sulfide electrocatalysts for alkaline OER and insights into the design of excellent nanocatalysts for stable large current density.
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
CNS完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
123发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
打打应助仔仔采纳,获得10
1秒前
1秒前
珍妮发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
2秒前
3秒前
xcky0917发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
Aria发布了新的文献求助10
6秒前
ZhuJY发布了新的文献求助10
7秒前
KD发布了新的文献求助10
7秒前
lvyan发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
陬廿六发布了新的文献求助30
8秒前
9秒前
9秒前
栾小鱼完成签到,获得积分10
9秒前
科研通AI6.4应助小小采纳,获得10
11秒前
柑橘乌云应助felix采纳,获得10
11秒前
大个应助跳跃海白采纳,获得10
11秒前
安静的诗蕊完成签到,获得积分10
13秒前
樱桃发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
laber应助美好的惜天采纳,获得100
13秒前
张张发布了新的文献求助10
14秒前
ALEX完成签到,获得积分20
14秒前
朱古力完成签到,获得积分10
15秒前
tw0125发布了新的文献求助10
16秒前
典雅巧凡完成签到 ,获得积分10
17秒前
柒鹿发布了新的文献求助10
17秒前
liu完成签到 ,获得积分10
17秒前
xiaoleifatop应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
我是老大应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
打打应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Molecular Mechanisms of Photosynthesis, 4th Edition 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Social Skills Improvement System-Rating Scales--Chinese Version 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7256030
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8878049
关于积分的说明 18749848
捐赠科研通 6936182
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3200647
关于科研通互助平台的介绍 2374946
邀请新用户注册赠送积分活动 2176062