Phenanthrenequinone-like moiety functionalized carbon for electrocatalytic acidic oxygen evolution

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作者
Shanshan Lu,Wei Zhou,Yanmei Shi,Cuibo Liu,Yifu Yu,Bin Zhang
出处
期刊:Chem [Elsevier BV]
卷期号:8 (5): 1415-1426 被引量:45
标识
DOI:10.1016/j.chempr.2022.01.016
摘要

Developing a cheap, efficient, and stable oxygen evolution reaction (OER) material becomes the bottleneck of large-scale hydrogen production in acidic electrolytes. The design of high-efficiency anode materials largely relies on the accurate identification of active species. Here, we transform cheap graphite flake (GP) into phenanthrenequinone (PQ)-like moiety functionalized graphite (MEO-GP) via a mild electrochemical oxidation (MEO) treatment. MEO-GP exhibits superior acidic OER performance with an overpotential of 270 mV at 10 mA cm−2, outperforming other oxygen-containing groups of functionalized graphite. The combined results from multiple characterizations reveal that PQ-like moiety is the most active species for acidic OER. Theoretical calculations demonstrate that PQ-like moiety can significantly reduce reaction energy of the rate-determining step (O∗ to OOH∗) of OER by decreasing the adsorption energy of O∗, leading to the smallest theoretical overpotential of PQ-like moiety. This work provides molecular insight into the structural transformation of carbon materials under electrooxidation conditions.
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