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魯效慶/王兆杰Chem. Eng. J.: 界面匹配促進分層海綿狀NiFe-PBA/Ni3C(B)的析氧反應

電化學水分解產氫一直是人們關注的焦點。然而，緩慢的反應動力學，特別是析氧反應(OER)的多步質子耦合電子轉移為實現高效分解水帶來了瓶頸。具有優異電荷轉移和眾多活性位點暴露的合理界面結構在多相催化中起著至關重要的作用。

近日，中國石油大學(華東)魯效慶、王兆杰等通過硼酸鹽輔助策略制備了一種具有活性NiFe普魯士藍類似物和碳化鎳界面(NiFe-PBA/Ni₃C(B))的分級海綿狀電催化劑。

受益于硼酸鹽配體在熱解和碳化過程中的原位解吸，產生了獨特的分層結構。由金屬有機骨架(NiFe 普魯士藍類似物)與金屬過渡碳化物相(碳化鎳)組成的最優電催化劑在1.0 M KOH溶液中，10 mA cm^-2電流密度下的OER過電位僅為196 mV，Tafel斜率為30.1 mV dec^-1，強大的水氧化性能可歸因于豐富的吸附位點和有效的界面相互作用。

實驗和密度泛函理論(DFT)計算表明，該催化劑結合了Ni₂Fe(CN)₆和Ni₃C的幾何和電子效應；OER的有利吉布斯自由能可歸因于Ni₃C中的Ni 3d和NiFe-PBA中的Fe 3d之間的雜化以及電荷在界面處積累。

這項工作不僅確定了硼酸鹽在調節催化劑形態方面的關鍵作用，而且為構建和定制AWE中先進電催化劑的良好匹配界面提供了一種新方法。

Boosting Oxygen Evolution Reaction of Hierarchical Spongy NiFe-PBA/Ni₃C(B) Electrocatalyst: Interfacial Engineering with Matchable Structure. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.133524

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