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LaFe1–xCoxO3 Perovskite Nanoparticles Supported on Ni(OH)2 as Electrocatalyst for the Oxygen Evolution Reaction
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2024-01-12 , DOI: 10.1021/acsanm.3c03868 Deeksha Kubba 1 , Imtiaz Ahmed 2 , Ayan Roy 3 , Pawanpreet Kour 1 , Chandra Shekhar Yadav 4 , Surender Kumar Sharma 1 , Kamlesh Yadav 1, 5 , Krishna Kanta Haldar 2
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2024-01-12 , DOI: 10.1021/acsanm.3c03868 Deeksha Kubba 1 , Imtiaz Ahmed 2 , Ayan Roy 3 , Pawanpreet Kour 1 , Chandra Shekhar Yadav 4 , Surender Kumar Sharma 1 , Kamlesh Yadav 1, 5 , Krishna Kanta Haldar 2
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Multifunctional ABO3 perovskite oxide nanomaterial was found to be an exceptional electrocatalyst for the oxygen evolution reaction (OER), a key anodic reaction in water electrolysis. To modify the properties of perovskite oxide electrocatalysts, different activation strategies have been used in recent years. This study uses a combination of two activation strategies, namely, doping and nanocomposite fabrication, to generate a perovskite oxide as an electrocatalyst for the OER. Here, we have demonstrated this by synthesizing LaFeO3 perovskite oxide nanoparticles with different percentages of cobalt doping on the B-site using the sol–gel method. The doping of smaller Co ions on Fe sites led to lattice distortion and compression in the LaFeO3 crystal lattice, leading to microstrains at the grain boundaries and the formation of surface defects. Researchers then anchored composition-optimized doped LaFe0.8Co0.2O3 perovskite nanoparticles onto nickel hydroxide (Ni(OH)2) nanoflowers in the alpha phase by in situ hydrothermal treatment, resulting in the formation of the LaFe0.8Co0.2O3/Ni(OH)2 (LFCO-0.2/Ni(OH)2) nanocomposite. This hybrid nanocomposite showed a low overpotential of 329 mV at j = 10 mA/cm2 and a small Tafel slope of 95 mV dec–1 for the OER. The increased activity of the electrocatalyst is attributed to the texture construction of the 2D Ni(OH)2 nanoflowers decorated with doped LaFeO3 nanoparticles and the synergistic effect between them. The synthesized LFCO-0.2/Ni(OH)2 composite features a large number of active sites and an increased active surface area, resulting in excellent catalytic activity. This approach paves a change in the direction for the rational design of hybrid composites of perovskite nanomaterials with defect engineering for superior OER performance.
中文翻译：
Ni(OH)2 负载的 LaFe1–xCoxO3 钙钛矿纳米颗粒作为析氧反应的电催化剂
多功能 ABO 3钙钛矿氧化物纳米材料被发现是析氧反应（OER）（水电解中的关键阳极反应）的特殊电催化剂。为了改变钙钛矿氧化物电催化剂的性能，近年来人们使用了不同的活化策略。本研究结合使用两种激活策略，即掺杂和纳米复合材料制造，生成钙钛矿氧化物作为 OER 的电催化剂。在这里，我们通过溶胶-凝胶法合成了在 B 位点上掺杂不同百分比钴的LaFeO 3钙钛矿氧化物纳米粒子，证明了这一点。Fe位点上较小Co离子的掺杂导致LaFeO 3晶格中的晶格畸变和压缩，从而导致晶界处的微应变并形成表面缺陷。然后，研究人员通过原位水热处理将成分优化的掺杂 LaFe 0.8 Co 0.2 O 3钙钛矿纳米粒子锚定到α相的氢氧化镍（Ni(OH) 2）纳米花上，从而形成 LaFe 0.8 Co 0.2 O 3 /Ni (OH) 2 (LFCO-0.2/Ni(OH) 2 )纳米复合材料。这种混合纳米复合材料在j = 10 mA/cm 2时表现出 329 mV 的低过电势，以及OER 的95 mV dec –1的小塔菲尔斜率。电催化剂活性的增加归因于掺杂LaFeO 3纳米粒子装饰的2D Ni(OH) 2纳米花的织构结构以及它们之间的协同效应。合成的LFCO-0.2/Ni(OH) 2复合材料具有大量的活性位点和增加的活性表面积，从而具有优异的催化活性。这种方法为合理设计具有缺陷工程的钙钛矿纳米材料杂化复合材料以实现卓越的 OER 性能铺平了方向。
更新日期：2024-01-12
中文翻译：
Ni(OH)2 负载的 LaFe1–xCoxO3 钙钛矿纳米颗粒作为析氧反应的电催化剂
多功能 ABO 3钙钛矿氧化物纳米材料被发现是析氧反应（OER）（水电解中的关键阳极反应）的特殊电催化剂。为了改变钙钛矿氧化物电催化剂的性能，近年来人们使用了不同的活化策略。本研究结合使用两种激活策略，即掺杂和纳米复合材料制造，生成钙钛矿氧化物作为 OER 的电催化剂。在这里，我们通过溶胶-凝胶法合成了在 B 位点上掺杂不同百分比钴的LaFeO 3钙钛矿氧化物纳米粒子，证明了这一点。Fe位点上较小Co离子的掺杂导致LaFeO 3晶格中的晶格畸变和压缩，从而导致晶界处的微应变并形成表面缺陷。然后，研究人员通过原位水热处理将成分优化的掺杂 LaFe 0.8 Co 0.2 O 3钙钛矿纳米粒子锚定到α相的氢氧化镍（Ni(OH) 2）纳米花上，从而形成 LaFe 0.8 Co 0.2 O 3 /Ni (OH) 2 (LFCO-0.2/Ni(OH) 2 )纳米复合材料。这种混合纳米复合材料在j = 10 mA/cm 2时表现出 329 mV 的低过电势，以及OER 的95 mV dec –1的小塔菲尔斜率。电催化剂活性的增加归因于掺杂LaFeO 3纳米粒子装饰的2D Ni(OH) 2纳米花的织构结构以及它们之间的协同效应。合成的LFCO-0.2/Ni(OH) 2复合材料具有大量的活性位点和增加的活性表面积，从而具有优异的催化活性。这种方法为合理设计具有缺陷工程的钙钛矿纳米材料杂化复合材料以实现卓越的 OER 性能铺平了方向。
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