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Oxygen Evolution Reaction Activity of Sr2Ta2O7 and Sr2Nb2O7 Surfaces
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2022-04-11 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.2c00649
Maria Bouri 1 , Nicolas Niederhauser 1 , Benjamin Künzli 1 , Maximilian Amsler 1 , Ulrich Aschauer 1
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2022-04-11 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.2c00649
Maria Bouri 1 , Nicolas Niederhauser 1 , Benjamin Künzli 1 , Maximilian Amsler 1 , Ulrich Aschauer 1
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Oxide materials with a perovskite-derived layered structure often show better photocatalytic performance compared to nonlayered materials of similar composition. Here we investigate the catalytic activity for the oxygen evolution reaction (OER) on surfaces of the layered Carpy–Galy oxides Sr2Ta2O7 and Sr2Nb2O7. We find that the (010) surface parallel to the layering shear plane is not relevant for photocatalysis. The (100) surface perpendicular to this plane, on the other hand, can catalyze the OER, at least for Sr2Ta2O7, whereas Sr2Nb2O7 is inactive for the OER without a cocatalyst, both in agreement with experiment. The OER activity of Sr2Ta2O7 (100) is, however, only retained while the surface does not assume a reconstructed stepped structure via Sr dissolution which we predict to be thermodynamically favored. Engineering Sr2Ta2O7 into long-lasting photoelectrodes thus has to focus on exposing (100) facets as well as preventing Sr dissolution, for example, via a high Sr concentration in the electrolyte.
中文翻译：
Sr2Ta2O7 和 Sr2Nb2O7 表面的析氧反应活性
与类似成分的非层状材料相比，具有钙钛矿衍生层状结构的氧化物材料通常表现出更好的光催化性能。在这里，我们研究了层状 Carpy-Galy 氧化物 Sr 2 Ta 2 O 7和 Sr 2 Nb 2 O 7表面的析氧反应 (OER) 的催化活性。我们发现平行于分层剪切面的（010）表面与光催化无关。另一方面，垂直于该平面的（100）表面可以催化 OER，至少对于 Sr 2 Ta 2 O 7而言，而 Sr 2 Nb 2 O 7在没有助催化剂的情况下对 OER 是无活性的，两者都与实验一致。然而，Sr 2 Ta 2 O 7 (100)的 OER 活性仅在表面没有通过 Sr 溶解呈现重建的阶梯结构时才得以保留，我们预测这在热力学上是有利的。因此，将Sr 2 Ta 2 O 7设计成长效光电极必须专注于暴露 (100) 晶面以及防止 Sr 溶解，例如，通过电解液中的高 Sr 浓度。
更新日期：2022-04-11
中文翻译：
Sr2Ta2O7 和 Sr2Nb2O7 表面的析氧反应活性
与类似成分的非层状材料相比，具有钙钛矿衍生层状结构的氧化物材料通常表现出更好的光催化性能。在这里，我们研究了层状 Carpy-Galy 氧化物 Sr 2 Ta 2 O 7和 Sr 2 Nb 2 O 7表面的析氧反应 (OER) 的催化活性。我们发现平行于分层剪切面的（010）表面与光催化无关。另一方面，垂直于该平面的（100）表面可以催化 OER，至少对于 Sr 2 Ta 2 O 7而言，而 Sr 2 Nb 2 O 7在没有助催化剂的情况下对 OER 是无活性的，两者都与实验一致。然而，Sr 2 Ta 2 O 7 (100)的 OER 活性仅在表面没有通过 Sr 溶解呈现重建的阶梯结构时才得以保留，我们预测这在热力学上是有利的。因此，将Sr 2 Ta 2 O 7设计成长效光电极必须专注于暴露 (100) 晶面以及防止 Sr 溶解，例如，通过电解液中的高 Sr 浓度。
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