Atomic Cation‐Vacancy Engineering of NiFe‐Layered Double Hydroxides for Improved Activity and Stability towards the Oxygen Evolution Reaction

溶解 层状双氢氧化物 析氧 空位缺陷 化学 催化作用 无机化学 金属 化学工程 氧气 材料科学 氢氧化物 结晶学 物理化学 电化学 电极 工程类 有机化学
作者
Lishan Peng,Na Yang,Yuqi Yang,Qing Wang,Xiaoying Xie,Dongxiao Sun‐Waterhouse,Lu Shang,Tierui Zhang,Geoffrey I. N. Waterhouse
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:133 (46): 24817-24824 被引量:49
标识
DOI:10.1002/ange.202109938
摘要

Abstract NiFe‐layered double hydroxides (NiFe‐LDH) are among the most active catalysts developed to date for the oxygen evolution reaction (OER) in alkaline media, though their long‐term OER stability remains unsatisfactory. Herein, we reveal that the stability degradation of NiFe‐LDH catalysts during alkaline OER results from a decreased number of active sites and undesirable phase segregation to form NiOOH and FeOOH, with metal dissolution underpinning both of these deactivation mechanisms. Further, we demonstrate that the introduction of cation‐vacancies in the basal plane of NiFe LDH is an effective approach for achieving both high catalyst activity and stability during OER. The strengthened binding energy between the metals and oxygen in the LDH sheets, together with reduced lattice distortions, both realized by the rational introduction of cation vacancies, drastically mitigate metal dissolution from NiFe‐LDH under high oxidation potentials, resulting in the improved long‐term OER stability. In addition, the cation vacancies (especially M 3+ vacancies) accelerate the evolution of surface γ‐(NiFe)OOH phases, thereby boosting the OER activity. The present study highlights that tailoring atomic cation‐vacancies is an important strategy for the development of active and stable OER electrocatalysts.
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