析氧反應(OER)是各種電化學轉化系統(即水分解裝置、金屬-空氣電池)中關鍵的電催化過程之一,它需要較低的活化能和較快的轉化動力學以實現最大的功率輸出。故開發具有受控結構和化學成分的非貴金屬基化合物用于高效OER已成為熱點。
因此,南京師范大學邱曉雨團隊通過一種自上而下和位點選擇性的陰離子蝕刻方法,從NiCo普魯士藍類似物(PBA)立方體中逐步雕刻出NiCo(OH)2/NiS2凹形異質籠(CHC)。
DFT計算表明,這種不添加額外金屬源的策略會產生具有中空、凹面和超薄(~16.2 nm)結構,可獲得豐富的活性位點,調整電子結構,并誘導Ni的強晶格應變。
在OER過程中,NiCo(OH)2/NiS2 CHC上電流密度為10.0 mA cm-2僅需258.0mV的過電位,Tafel斜率為38.3 mV dec-1,并且在1.0 M KOH中具有良好的長期耐久性。
總之,本工作建立了一個新概念以合成一系列異質結構(即NiCo(OH)2/NiS2、NiCoB/NiS2、NiCoP/NiS2)。其形成機制包括:
(i)S2-的陰離子蝕刻不足優先在邊緣和角落;
(ii)內部PBA交叉上的二次陰離子蝕刻,其中控制溶解和重建動力學以確定最終形狀。選擇性陰離子蝕刻挑戰了傳統的種子介導的生長以構建明確的異質結構,這為非貴金屬納米結構的各種功能的基礎研究和實現開辟了新途徑。
Top-Down and Facet-Selective Phase-Segregation to Construct Concave Nanocages with Strongly Coupled Hetero-Interface for Oxygen Evolution Reaction. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI:10.1016/j.apcatb.2021.120727
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