Multistage orbital hybridization induced by multisite exchange interactions in high-entropy perovskites for high oxygen evolution reaction

过电位 析氧 催化作用 电子 化学物理 化学 原子轨道 纳米技术 电化学 材料科学 物理化学 物理 电极 生物化学 量子力学
作者
Zuozheng Xu,Lijin Wang,Yichen Liu,Yaqi Liu,Yun Shan,Tianle Chen,Guangqing Liu,Yang Shao,Lizhe Liu,Xinglong Wu
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:651: 376-383 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2023.07.182
摘要

The oxygen evolution reaction (OER) has garnered considerable attention because of its promising prospects in electrochemical energy conversion applications, but a significant challenge is faced by the insufficient understanding of sluggish OER kinetics. In fact, the intrinsic "acceptance-donation" process of electrons between active sites and reactants is responsible for improving OER activity. Herein, we suggest a multielement hybridization strategy to rematch spin electron occupation and energy splitting in high-entropy perovskites with multiple orbital coordination. In this concept, electronic hopping between t2g and eg orbitals among particular catalytic sites can be obviously enforced due to introducing more favorable energy levels from neighboring metal sites, which can demonstrate multistage orbital hybridization reaction activity. As a result, our proposed multistage-hybridized high-entropy perovskites display an impressive activity of 199.8 mA cm-2 as an overpotential of ∼0.46 V, which is ∼5.3 times that of pristine perovskite. Different from traditional catalyst designs, this study focuses on multistage orbital hybridization and electron exchange interactions through a multisite coordination mechanism to construct a fast reaction pathway. Our findings provide a new strategy for accelerating OER catalytic kinetics.

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