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羟基氧化钴中的高自旋 Co3+ 可有效氧化水
Nature Communications ( IF 14.7 ) Pub Date : 2024-02-15 , DOI: 10.1038/s41467-024-45702-4 Xin Zhang 1 , Haoyin Zhong 1 , Qi Zhang 1 , Qihan Zhang 1 , Chao Wu 2, 3 , Junchen Yu 1 , Yifan Ma 1 , Hang An 1 , Hao Wang 1 , Yiming Zou 4 , Caozheng Diao 5 , Jingsheng Chen 1 , Zhi Gen Yu 6 , Shibo Xi 2 , Xiaopeng Wang 1, 3, 7, 8 , Junmin Xue 1
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羟基氧化钴(CoOOH)是一种很有前景的析氧反应(OER)催化材料。在传统的CoOOH结构中,Co 3+表现出低自旋态构型( \({t}_{2{{{{{\rm{g}}}}}}}^{6}{e}_{ {{{{{\rm{g}}}}}}}^{0}\) ),电子转移发生在面对面\({t}_{2{{{{{\rm{ g}}}}}}}^{*}\)轨道。在这项工作中,我们报道了通过引入配位不饱和Co原子成功合成了高自旋态Co 3+ CoOOH结构。与低自旋态 CoOOH 相比,高自旋态 CoOOH 中的电子转移发生在顶点到顶点\({e}_{{{{{{\rm{g}}}}}}}^ {*}\)轨道,表现出更快的电子转移能力。结果,高自旋态CoOOH表现出优异的OER活性,在10mA cm -2下的过电势为226mV,比低自旋态CoOOH低148mV。该工作强调了Co 3+自旋态对CoOOH基水分解电催化剂OER活性的影响,从而为设计高效电催化剂提供了新策略。
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