Key activity descriptors of nickel-iron oxygen evolution electrocatalysts in the presence of alkali metal cations

碱金属 电解质 催化作用 析氧 氧化还原 氧气 化学 无机化学 金属 密度泛函理论 反应性(心理学) 电化学 计算化学 有机化学 电极 物理化学 替代医学 病理 医学
作者
Mikaela Görlin,Joakim Halldin Stenlid,Sergey Koroidov,Hsin‐Yi Wang,Mia Börner,Mikhail Shipilin,Aleksandr Kalinko,Vadim Murzin,Оlga V. Safonova,Maarten Nachtegaal,Abdusalam Uheida,Joydeep Dutta,Matthias Bauer,Anders Nilsson,Oscar Díaz‐Morales
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:11 (1): 6181-6181 被引量:191
标识
DOI:10.1038/s41467-020-19729-2
摘要

Efficient oxygen evolution reaction (OER) electrocatalysts are pivotal for sustainable fuel production, where the Ni-Fe oxyhydroxide (OOH) is among the most active catalysts for alkaline OER. Electrolyte alkali metal cations have been shown to modify the activity and reaction intermediates, however, the exact mechanism is at question due to unexplained deviations from the cation size trend. Our X-ray absorption spectroelectrochemical results show that bigger cations shift the Ni2+/(3+δ)+ redox peak and OER activity to lower potentials (however, with typical discrepancies), following the order CsOH > NaOH ≈ KOH > RbOH > LiOH. Here, we find that the OER activity follows the variations in electrolyte pH rather than a specific cation, which accounts for differences both in basicity of the alkali hydroxides and other contributing anomalies. Our density functional theory-derived reactivity descriptors confirm that cations impose negligible effect on the Lewis acidity of Ni, Fe, and O lattice sites, thus strengthening the conclusions of an indirect pH effect.
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