General Synthesis of Tube-like Nanostructured Perovskite Oxides with Tunable Transition Metal–Oxygen Covalency for Efficient Water Electrooxidation in Neutral Media

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作者
Ziyou Yu,Yu Duan,Yuan Kong,Xiaolong Zhang,Xingyu Feng,Yu Chen,Huijuan Wang,Xingxing Yu,Tao Ma,Xusheng Zheng,Junfa Zhu,Min‐Rui Gao,Shu‐Hong Yu
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (29): 13163-13173 被引量:93
标识
DOI:10.1021/jacs.2c02989
摘要

Hydrogen production from water electrolysis in neutral-pH electrolytes can not only avoid the corrosion and safety issues and expand the catalyst option but also potentially integrate with artificial photosynthesis and bioelectrocatalysis. However, heterogeneous catalysts that can efficiently negotiate the sluggish oxygen evolution reaction (OER) in neutral solutions are considerably lacking. Herein, we report a template-assisted strategy for the synthesis of 13 kinds of tube-like nanostructured perovskite oxides (TNPOs) with markedly high Brunauer-Emmett-Teller surface areas. By systematic examination of these TNPOs, we found that the OER activity of TNPOs in neutral solution exhibits a volcano shape as a function of the covalency of transition metal-oxygen bonds. Consequently, our designed Sm-doped LaCoO3 catalyst yields a geometric current density of 8.5 mA cm-2 at 1.75 V versus the reversible hydrogen electrode in 1 M phosphate buffer solution (pH 7) due to the optimized covalency of Co 3d and O 2p states, representing the most active noble-metal-free OER catalyst in neutral electrolytes reported as yet.
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