Dual Anti‐Corrosion Mechanisms Enabled by Lewis Acid and PO43− Modification for Alkaline Seawater Electrolysis With Ni/Cr 2 O 3 Anchored on P‐RuO 2 Fibrous Aerogel

气凝胶 催化作用 材料科学 化学工程 电子转移 电解 析氧 路易斯酸 无机化学 纳米颗粒 拉曼光谱 电解水 海水 离子交换 光化学 电催化剂 分解水 纳米纤维 多相催化
作者
Jiaxin Lu,Jiahan Guan,Ke Yuan,Liu Leo Liu,Ruiyang Zhang,Jinxiu Zhu,Pengfei An,Xiaodong Wu,Sheng Cui,Xiaodong Shen
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (44)
标识
DOI:10.1002/adfm.75248
摘要

ABSTRACT Anion exchange membrane seawater electrolysis (AEMSE) is crucial for future large‐scale green hydrogen production, however enduring a challenge that lacks high‐durable oxygen evolution reaction (OER) electrocatalysts. We report a porous aerogel composed of Ni/Cr 2 O 3 nanoparticles anchored on P‐RuO 2 nanofibers (Ni/Cr 2 O 3 @P‐RuO 2 ). The Cr 2 O 3 @P‐RuO 2 aerogel exhibits low overpotentials of 220/27 mV@mA cm −2 for OER and HER in alkaline seawater, and maintains stable operation for 500 h@0.1 A cm −2 when assembled in an AEMSE. X‐ray absorption near‐edge structure (XANES) analysis combined with density functional theory (DFT) calculations collectively reveal that a multi‐metallic synergistic effect induces electron transfer from Ni/Cr 2 O 3 to Ru. Additionally, Ru exhibits unsaturated coordination defects as catalytic active sites, thereby enhancing catalytic activity. In situ Raman spectroscopy and time‐of‐flight secondary ion mass spectrometer (TOF‐SIMS) confirm the formation of on the catalyst surface, thereby enhancing corrosion resistance through electrostatic repulsion. In addition, highly dispersed Cr 2 O 3 particles prevent RuO 2 overoxidation and deactivation during the OER. Meanwhile, they serve as Lewis acid sites and synergistically collaborate with to form a surface micro‐environment with high selectivity toward OH − . Molecular dynamics simulations validate the establishment of this dual anti‐corrosion mechanism, achieving a breakthrough in addressing catalyst durability limitations during seawater electrolysis.
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