Realizing High and Stable Electrocatalytic Oxygen Evolution for Iron‐Based Perovskites by Co‐Doping‐Induced Structural and Electronic Modulation

材料科学 过电位 析氧 钙钛矿(结构) 兴奋剂 氧化物 催化作用 电催化剂 化学工程 电化学 纳米技术 光电子学 冶金 化学 物理化学 电极 工程类 生物化学
作者
Sixuan She,Yinlong Zhu,Xinhao Wu,Zhiwei Hu,A.R. Shelke,W. F. Pong,Yubo Chen,Yufei Song,Mingzhuang Liang,Chien‐Te Chen,Huanting Wang,Wei Zhou,Zongping Shao
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:32 (15) 被引量:81
标识
DOI:10.1002/adfm.202111091
摘要

Abstract Oxygen evolution reaction (OER) is a vital electrochemical process for various energy conversion and fuel production technologies. Co/Ni‐rich perovskite oxides are extensively studied as promising alternatives to precious‐metal catalysts; however, low‐cost and earth‐abundant iron (Fe)‐rich perovskites are rarely investigated to date due to their poor activity and durability. This study reports an Fe‐rich Sr 0.95 Ce 0.05 Fe 0.9 Ni 0.1 O 3−δ (SCFN) perovskite oxide with minor Ce/Ni co‐doping in A/B sites as a high‐performance OER electrocatalyst. Impressively, SCFN shows more than an order of magnitude enhancement in mass‐specific activity compared to the SrFeO 3− δ (SF) parent oxide, and delivers an attractive small overpotential of 340 mV at 10 mA cm −2 , outperforming many Co/Ni‐rich perovskite oxides ever reported. Additionally, SCFN displays robust operational durability with negligible activity loss under alkaline OER conditions. The increased activity and stability of SCFN can be ascribed to co‐doping‐induced synergistic promotion between structural and electronic modulation, where Ce doping facilitates the formation of a 3D corner‐sharing cubic structure and Ni doping gives rise to strong electronic interactions between active sites, which is key to achieving a highly active long‐life catalyst. Importantly, this strategy is universal and can be extended to other Fe‐based parent perovskite oxides with high structural diversity.
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