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​复旦Small：具有增强OER活性的CoFe双金属异质结构

时间：2023-01-03 来源： 浏览：

​复旦Small：具有增强OER活性的CoFe双金属异质结构

原创 Hao 催化开天地
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在电催化剂中适当引入氧空位（O v ）可以获得更高的催化活性并提高电导率。基于此， 复旦大学方晓生教授（通讯作者）等人 分别在不同气氛（空气、N 2 和NaBH 4 /N 2 ）下对金属有机框架（MOF）前驱体进行热处理，制备了三种不同成分的CoFe双金属氧化物（CoFeO x -A/N/H)。
结果表明CoFeO x -H比CoFeO x -A和CoFeO x -N表现出更优异的OER电催化活性和更快速的反应动力学，对配位环境的形态和结构差异以及变化进行了深入的探究。
采用DFT计算方法进一步揭示了OER电催化活性的起源。分别构建了三种异质结构CO 3 O 4 /Fe 3 O 4 (CoFeO x -A)和CoO/CoFe 2 O 4 (CoFeO x -N)和CoO/CoFe 2 O 4 -O v (CoFeO x -H)。
计算结果表明*O → *OOH为OER反应的速率决定步骤，CoFeO x -A、CoFeO x -N和CoFeO x -H的ΔG分别为2.75 eV、1.92 eV和1.45eV，说明CoFeO x -H具有最好的OER活性。这种显著的能量差异可以归因于在OER过程中对吸附金属位点的电子结构的有效调制。
电荷密度差分图表明，引入大量O v 后，活性位点（虚线圆）的电荷密度减小。CoFeO x -H明显的电子损失表明，周围Fe原子的氧化态有效增加，导致OER活性提高。更有趣的是，与CoFeO x -N相比，转移到*O的电子也增加了，这也有利于反应能垒的降低。
计算得到的CoFeO x -A、CoFeO x -N和CoFeO x -H上活性位点的d带中心分别为-1.16 eV、-1.36 eV和-1.57eV，较低的d带中心对*O中间体的吸附可能更弱、更合适，从而显示出相对较高的OER活性。
Defect-Induced Atomic Arrangement in CoFe Bimetallic Heterostructures with Boosted Oxygen Evolution Activity. Small , 2022 , DOI: 10.1002/smll.202205092.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202205092 .
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