Tuning α‐MnOOH Formation via Atomic‐Level Fe Introduction for Superior OER Performance

材料科学 纳米技术
作者
Xiyue Li,Jiacheng Wang,Hongyao Xue,Linjie Zhao,Jiaheng Lu,Haiqin Zhang,Min Yan,Fengxia Deng,Chuangang Hu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:35 (34) 被引量:44
标识
DOI:10.1002/adfm.202503360
摘要

Abstract The arrangement of atoms in the catalyst directly impacts the catalytic performance. Herein, a heteroatom doping strategy is found as an effective approach for the regulation of MnO 2 crystal reconstruction during the oxygen evolution reaction (OER), thereby ensuring and optimizing the performance of the catalyst. Real‐time tracking of dynamic surface reconstruction reveals that δ‐MnO 2 transforms into the less active γ‐MnOOH phase, while single‐atom Fe doping facilitates the formation of highly active α‐MnOOH phase. The formation of asymmetric Fe─O─Mn bonds induce lattice distortions of MnO 2 and promote electron transfer from Fe to Mn with an increase in the Mn 3 ⁺ content, which is conducive to intensifying oxygen spillover and is a crucial factor for OER activity. Theoretical calculations also demonstrate that the effective active sites regulated in the representative catalyst of α‐MnOOH can reduce the energy barrier for a crucial step during the OER process (the *O to *OOH transition), thus significantly enhancing catalytic performance. The typical catalyst achieves the successful regulation of crystal reconstruction processes through heteroatom doping, which holds significant implications for developing a new class of catalysts, not limited to the OER catalysts reported in this study.
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