Synergistic Atomic Environment Optimization of Nickel–Iron Dual Sites by Co Doping and Cr Vacancy for Electrocatalytic Oxygen Evolution

化学 兴奋剂 吸附 过电位 空位缺陷 密度泛函理论 析氧 X射线光电子能谱 无机化学 催化作用 化学工程 物理化学 结晶学 计算化学 电化学 电极 有机化学 工程类 生物化学 光电子学 材料科学
作者
Hua‐Jie Niu,Nian Ran,Wei Zhou,Wei An,Chuanxue Huang,Wenxing Chen,Min Zhou,Wen-Feng Lin,Jianjun Liu,Lin Guo
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
被引量:63
标识
DOI:10.1021/jacs.4c14675
摘要

The dual-site synergistic catalytic mechanism on NiFeOOH suggests weak adsorption of Ni sites and strong adsorption of Fe sites limited its activity toward alkaline oxygen evolution reaction (OER). Large-scale density functional theory (DFT) calculations confirm that Co doping can increase Ni adsorption, while the metal vacancy can reduce Fe adsorption. The combined two factors can further modulate the atomic environment and optimize the free energy toward oxygen-containing intermediates, thus enhancing the OER activity. Accordingly, we used Co doping and Cr vacancies to fabricate an amorphous catalyst of VCr,Co-NiFeOOH. It provides an OER overpotential of 239 mV at 100 mA cm–2 and high stability over 500 h at 500 mA cm–2 with a ∼98% potential retention. The resulting water electrolyzer based on an anion exchange membrane (AEM) exhibits a remarkable performance of 1 A cm–2 at 1.68 V in 1 M KOH. XPS, soft-XAS, and XANES combined with Bader charge analysis results reveal that the regulation of the local microenvironment can increase the valence state of Ni by Co doping, thus improving the adsorption energy on Ni sites. The Cr vacancy can alleviate the strong adsorption on Fe sites. DFT calculations confirm that the synergistic effect of Co doping and Cr vacancies can redistribute the charge on the Ni/Fe sites, optimize the d-band center of Ni and Fe, and endow the catalyst with Ni–Fe dual sites to reduce the energy barrier of the OER rate-determining step.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
自信的天蓝完成签到,获得积分20
刚刚
zzzzW完成签到,获得积分10
1秒前
冷酷凝冬完成签到,获得积分10
2秒前
陈立完成签到,获得积分10
2秒前
203发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
4秒前
maomao1986完成签到,获得积分10
5秒前
科研通AI5应助优雅草丛采纳,获得10
5秒前
changping应助瘦瘦凌晴采纳,获得10
8秒前
呼呼呼完成签到 ,获得积分10
10秒前
xinia完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
02发布了新的文献求助10
12秒前
mouxq发布了新的文献求助10
13秒前
华仔应助优雅代玉采纳,获得10
13秒前
Feng5945完成签到 ,获得积分10
15秒前
15秒前
王婧宜完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
香菜大姐发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
橘子完成签到,获得积分20
18秒前
22秒前
23秒前
23秒前
25秒前
26秒前
Abandonner完成签到 ,获得积分10
26秒前
科研通AI6应助HTY采纳,获得100
26秒前
26秒前
炙热丹妗发布了新的文献求助10
30秒前
mxl发布了新的文献求助10
30秒前
hippo2018发布了新的文献求助30
30秒前
傅立叶完成签到,获得积分10
30秒前
俍璟完成签到 ,获得积分10
32秒前
周小丁完成签到 ,获得积分10
32秒前
32秒前
32秒前
02完成签到 ,获得积分10
32秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Acute Mountain Sickness 2000
Cowries - A Guide to the Gastropod Family Cypraeidae 1200
Handbook of Milkfat Fractionation Technology and Application, by Kerry E. Kaylegian and Robert C. Lindsay, AOCS Press, 1995 1000
Textbook of Neonatal Resuscitation ® 500
Why Neuroscience Matters in the Classroom 500
The Affinity Designer Manual - Version 2: A Step-by-Step Beginner's Guide 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5050430
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4278118
关于积分的说明 13335411
捐赠科研通 4093082
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2240012
邀请新用户注册赠送积分活动 1246700
关于科研通互助平台的介绍 1175576