四川
近日，辽宁工业大学材料科学与工程学院伍复发，赵荣达团队在材料领域期刊《Journal of Materials Research and Technology》发表了题为“Phase Engineering and Surface Reconstruction of FeNiMo Alloys as High Efficient Electrode for Oxygen Evolution Reaction ” 的研究论文。论文第一作者为硕士研究生钟思成，通讯作者为李佳、伍复发、赵荣达，通讯单位为辽宁工业大学。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.07.109
电解水过程中，阳极发生析氧反应（OER）生成氧气，阴极发生析氢反应（HER）生成氢气。其中，析氧过程由于是失去四个电子的反应过程，反应势垒高，反应动力学缓慢，需要更高的过电位驱动等原因，很大程度上限制了完全水裂解的工业发展前景。并且，由于在析氧过程中，阳极所施加的正电位会导致催化剂材料自身氧化导致微观结构变化，反应中间体过于复杂，所以，对于析氧反应的控制难度较大。
实际应用中，电解水催化剂需要在大电流密度下长时间稳定工作。目前，工业析氧催化剂主要为RuO2/IrO2等贵金属氧化物，昂贵的成本使其大规模利用受到限制。现阶段，研究重点主要集中在过渡金属基催化剂上，虽然其可以显著降低成本，但仍然无法解决大电流密度下的稳定性问题。
本文通过将Mo元素掺杂进在析氧反应中有优异表现的FeNi元素，实现了用于OER的面心立方(FCC)和金属间化合物(IMC)两相共存的FeNiMo块体电极。并且通过电化学循环伏安法（cyclic voltammetry ）对电极表面进行激活。当施加正极电压时，处于介稳状态的IMC相会发生表面重构，从而暴露出大量的纳米孔结构，这大大增加了电极的比表面积。该电极在10 mA cm−2和100 mA cm−2电流密度下展现出了仅需要212 mV 和293 mV的超低过电位。本工作为研究合金块体电极的相组成与电化学性能之间的关系提供了一种新策略。
图1.电化学示意图及XRD表征.
图2.CV激活前后SEM对比图.
图3.Mo元素和O元素的XPS图.
图4.FeNiMo电极的LSV及稳定性测试.
本文来自微信公众号“材料科学与工程”。感谢论文作者团队大力支持。
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