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Ternary NiFeCo-glycerolate catalysts: rational design for improved oxygen evolution reaction efficiency
Journal of Materials Chemistry A ( IF 10.7 ) Pub Date : 2024-11-13 , DOI: 10.1039/d4ta06455k Irlan S. Lima, Josué M. Gonçalves, Lucio Angnes
Journal of Materials Chemistry A ( IF 10.7 ) Pub Date : 2024-11-13 , DOI: 10.1039/d4ta06455k Irlan S. Lima, Josué M. Gonçalves, Lucio Angnes
Catalysts capable of overcoming the bottleneck of water splitting, known as the oxygen evolution reaction (OER), are indispensable to the expansion of renewable energy systems. Thus, we report the synthesis of ternary glycerolate containing Ni, Fe, and Co metals by an easy one-pot solvothermal method. Interestingly, the iron precursor content plays a key role in the formation of microspheres, as confirmed by scanning electronic microscopy (SEM) images. In fact, when Fe-acetate precursor content exceeds 33.3% in molar proportions, particles without a defined morphology are generated. By comparing three distinct compositions of Ni1−2xFexCox-Gly (x = 0.2; 0.3; 0.33, respectively), the best performance is achieved with Ni0.4Fe0.3Co0.3-Gly, showing an excellent overpotential of 277 mV and a Tafel slope of 36.24 mV dec−1. The presence of in situ formed metal oxyhydroxide species on the electrode surface is the key to the high-performance catalyst presented in this work. Where the interaction between Ni2+/3+, Fe2+/3+, and Co2+/3+ provides significant electroactivity under OER conditions over 16 h at 10 mA cm−2, with a positive potential shift of 19 mV in alkaline medium (1 M KOH). These findings highlight the potential of NiFeCo-Gly catalyst as an efficient material for OER in renewable energy applications.
中文翻译:
三元 NiFeCo 甘油酸酯催化剂:提高析氧反应效率的合理设计
能够克服分解水瓶颈的催化剂,即析氧反应 (OER),对于可再生能源系统的扩展是必不可少的。因此,我们报道了通过简单的一锅法溶剂热法合成含有 Ni、Fe 和 Co 金属的三元甘油酯。有趣的是,铁前驱体含量在微球的形成中起着关键作用,扫描电子显微镜 (SEM) 图像证实了这一点。事实上,当 Fe-乙酸前驱体的摩尔比例含量超过 33.3% 时,会产生没有确定形态的颗粒。通过比较 Ni1-2xFexCox-Gly(分别为 x = 0.2、0.3、0.33)的三种不同成分,Ni0.4Fe0.3Co0.3-Gly 实现了最佳性能,显示出 277 mV 的出色过电位和 36.24 mV dec-1 的塔菲尔斜率。电极表面原位形成的金属氢氧化物种类的存在是本研究中提出的高性能催化剂的关键。其中 Ni2+/3+、Fe2+/3+ 和 Co2+/3+ 之间的相互作用在 OER 条件下在 10 mA cm-2 下超过 16 小时提供显着的电活性,在碱性介质 (1 M KOH) 中具有 19 mV 的正电位偏移。这些发现突出了 NiFeCo-Gly 催化剂作为可再生能源应用中 OER 高效材料的潜力。
更新日期:2024-11-18
中文翻译:
三元 NiFeCo 甘油酸酯催化剂:提高析氧反应效率的合理设计
能够克服分解水瓶颈的催化剂,即析氧反应 (OER),对于可再生能源系统的扩展是必不可少的。因此,我们报道了通过简单的一锅法溶剂热法合成含有 Ni、Fe 和 Co 金属的三元甘油酯。有趣的是,铁前驱体含量在微球的形成中起着关键作用,扫描电子显微镜 (SEM) 图像证实了这一点。事实上,当 Fe-乙酸前驱体的摩尔比例含量超过 33.3% 时,会产生没有确定形态的颗粒。通过比较 Ni1-2xFexCox-Gly(分别为 x = 0.2、0.3、0.33)的三种不同成分,Ni0.4Fe0.3Co0.3-Gly 实现了最佳性能,显示出 277 mV 的出色过电位和 36.24 mV dec-1 的塔菲尔斜率。电极表面原位形成的金属氢氧化物种类的存在是本研究中提出的高性能催化剂的关键。其中 Ni2+/3+、Fe2+/3+ 和 Co2+/3+ 之间的相互作用在 OER 条件下在 10 mA cm-2 下超过 16 小时提供显着的电活性,在碱性介质 (1 M KOH) 中具有 19 mV 的正电位偏移。这些发现突出了 NiFeCo-Gly 催化剂作为可再生能源应用中 OER 高效材料的潜力。