Structure and Oxygen Evolution Activity of β-NiOOH: Where Are the Protons?

扩展X射线吸收精细结构 密度泛函理论 电子结构 催化作用 过渡金属 电化学 化学 析氧 阴极 氢氧化物 化学物理 电催化剂 材料科学 结晶学 物理化学 无机化学 计算化学 吸收光谱法 电极 物理 量子力学 生物化学
作者
Qi Hu,Yufeng Xue,Jianxin Kang,Iván Scivetti,Gilberto Teobaldi,Annabella Selloni,Lin Guo,Yuandong Niu
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:12 (1): 295-304 被引量:68
标识
DOI:10.1021/acscatal.1c04647
摘要

Ni oxides and oxyhydroxides (NiOx) have been studied for a long time as cathode materials for alkaline batteries and electrocatalysts for the oxygen evolution reaction (OER). Yet, understanding of the connection between their atomic and electronic structures and electrochemical performance or stability is still incomplete. In this work, we use first-principles density functional theory (DFT) calculations to revisit the structure, electronic properties, and OER activity of β-NiOOH, the catalytically active phase of NiOx. Following extensive DFT-based screening, we identify a hitherto overlooked structure characterized by a uniform distribution of H atoms on the NiO2 layers. All the Ni3+ cations in this structure exhibit an identical tg6eg1 electronic configuration with an occupied 3dz2 orbital. Comparison of the calculated bond lengths with extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) data unequivocally supports this structure relative to all other low-energy configurations. Based on this structure, we uncover and detail defect-dominated OER mechanisms on the basal β-NiOOH (001) surface, with overpotentials as low as 0.39 V. The present results should provide a valuable contribution to ongoing efforts for understanding and developing enhanced transition-metal hydroxide catalysts for the OER.
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
海峰荣完成签到,获得积分10
1秒前
HalfGumps发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
呆萌映寒发布了新的文献求助10
2秒前
NexusExplorer应助成功的院士采纳,获得10
2秒前
molihuakai应助成功的院士采纳,获得10
2秒前
大个应助成功的院士采纳,获得10
2秒前
俞水云发布了新的文献求助10
2秒前
4秒前
共享精神应助Twilight采纳,获得10
4秒前
6秒前
咕咕发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
mortal完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
香蕉觅云应助汪进辉_Will采纳,获得10
10秒前
水滴完成签到,获得积分10
11秒前
小徐801发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
天真白猫完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
15秒前
Twilight发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
16秒前
zsh发布了新的文献求助10
18秒前
Zille发布了新的文献求助30
19秒前
zpx001发布了新的文献求助10
19秒前
完美世界应助专注的语堂采纳,获得10
20秒前
含糊的山兰完成签到,获得积分10
20秒前
21秒前
daning发布了新的文献求助10
21秒前
Flag回收君完成签到,获得积分10
23秒前
24秒前
ShuaiShuaiLong完成签到,获得积分10
24秒前
24秒前
巫马尔槐完成签到,获得积分10
26秒前
27秒前
HalfGumps发布了新的文献求助10
28秒前
超帅的香露完成签到,获得积分10
28秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 10000
(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
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 5000
How to Use Machine Learning in Chemistry: An Introduction 1000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Discerning Saints: Moralization of Intrinsic Motivation and Selective Prosociality at Work 500
Handbuch Trainingswissenschaft – Trainingslehre 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7583974
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9162735
关于积分的说明 19607753
捐赠科研通 7165896
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3266349
关于科研通互助平台的介绍 2431292
邀请新用户注册赠送积分活动 2257894