Low‐Spin Fe3+ Evoked by Multiple Defects with Optimal Intermediate Adsorption Attaining Unparalleled Performance in Water Oxidation

过电位 析氧 分解水 材料科学 催化作用 氢氧化物 密度泛函理论 自旋态 吸附 纳米技术 化学物理 化学工程 物理化学 无机化学 计算化学 电化学 化学 电极 光催化 生物化学 工程类
作者
Yihao Wang,Shanqing Li,Xu Hou,Tingting Cui,Zechao Zhuang,Yunhe Zhao,Haozhi Wang,Wei Wei,Ming Xu,Qiang Fu,Chunxia Chen,Dingsheng Wang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
被引量:6
标识
DOI:10.1002/adma.202412598
摘要

Abstract Electrocatalytic water splitting is long constrained by the sluggish kinetics of anodic oxygen evolution reaction (OER), and rational spin‐state manipulation holds great promise to break through this bottleneck. Low‐spin Fe 3+ (LS, t 2g 5 e g 0 ) species are identified as highly active sites for OER in theory, whereas it is still a formidable challenge to construct experimentally. Herein, a new strategy is demonstrated for the effective construction of LS Fe 3+ in NiFe‐layered double hydroxide (NiFe‐LDH) by introducing multiple defects, which induce coordination unsaturation over Fe sites and thus enlarge their d orbital splitting energy. The as‐obtained catalyst exhibits extraordinary OER performance with an ultra‐low overpotential of 244 mV at the industrially required current density of 500 mA cm −2 , which is 110 mV lower than that of the conventional NiFe‐LDH with high‐spin Fe 3+ (HS, t 2g 3 e g 2 ) and superior to most previously reported NiFe‐based catalysts. Comprehensive experimental and theoretical studies reveal that LS Fe 3+ configuration effectively reduces the adsorption strength of the O* intermediate compared with that of the HS case, thereby altering the rate‐determining step from (O* → OOH*) to (OH* → O*) of OER and lowering its reaction energy barrier. This work paves a new avenue for developing efficient spin‐dependent electrocatalysts for OER and beyond.
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
所所应助喝酒的二胖采纳,获得10
1秒前
3秒前
英姑应助kook采纳,获得10
4秒前
谨慎的哈密瓜完成签到 ,获得积分10
4秒前
姜汁树完成签到 ,获得积分10
6秒前
7秒前
怕孤单的钥匙完成签到,获得积分20
9秒前
9秒前
13秒前
dmeng完成签到,获得积分10
15秒前
ww完成签到 ,获得积分10
15秒前
张小星发布了新的文献求助10
15秒前
老实冰薇发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
mrrrlu发布了新的文献求助10
18秒前
科研通AI5应助dmeng采纳,获得10
18秒前
18秒前
qiao应助张小星采纳,获得10
19秒前
传奇3应助JGchen采纳,获得10
19秒前
21秒前
老友记完成签到,获得积分10
24秒前
24秒前
salvatore完成签到,获得积分10
27秒前
朝阳CAAS发布了新的文献求助10
27秒前
1111应助科研通管家采纳,获得10
27秒前
桐桐应助科研通管家采纳,获得30
27秒前
27秒前
Akim应助马紫蓝采纳,获得10
28秒前
Hongni发布了新的文献求助10
30秒前
33秒前
827584450应助楚阔采纳,获得10
33秒前
共享精神应助羊与布克采纳,获得10
34秒前
852应助Ytgl采纳,获得10
35秒前
37秒前
37秒前
爆米花应助XG采纳,获得10
39秒前
小云完成签到,获得积分10
39秒前
雨琴完成签到,获得积分10
40秒前
41秒前
42秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
Mixing the elements of mass customisation 300
the MD Anderson Surgical Oncology Manual, Seventh Edition 300
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 300
Platinum-group elements : mineralogy, geology, recovery 260
Geopora asiatica sp. nov. from Pakistan 230
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3780560
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3326076
关于积分的说明 10225366
捐赠科研通 3041143
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1669215
邀请新用户注册赠送积分活动 799024
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758669