协同掺杂的钇加速了NiFe-LDH表面的重构,并优化了d带中心的结构,从而显著提升了其作为氧气析出催化剂的性能

《Journal of Materials Chemistry A》:Synergistic yttrium doping accelerates surface reconstruction and optimizes d-band centers in NiFe-LDH for superior oxygen evolution catalysis

【字体: 时间:2025年10月11日 来源:Journal of Materials Chemistry A 9.5

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  NiFe-LDH经钇掺杂后通过水热法合成,XPS和DFT研究表明钇掺杂优化了Ni活性位点的d带中心及氧中间体吸附能,同时 operando 电化学拉曼证实其表面重构加速,在100 mA cm-2下过电位234 mV且125小时稳定性优异。

  

NiFe层状双氢氧化物(NiFe-LDH)是一种有前景的氧气析出反应(OER)电催化剂。然而,其性能仍需改进才能满足实际应用的需求。掺杂改性是一种有效的策略,可以调节电子结构并提高NiFe-LDH的电催化OER活性。通过一步水热法合成了掺钇的NiFe-LDH。利用X射线光电子能谱(XPS)和密度泛函理论计算(DFT)研究了钇掺杂对电子结构的影响。结果表明,钇的引入调节了活性中心的电子分布,优化了Ni活性位点的d带中心以及氧中间体的吸附能,从而提升了NiFe-LDH的OER活性。操作电化学拉曼光谱用于监测其结构/组成的动态变化。与NiFe-LDH相比,NiFeY-LDH表现出更强烈的自我重构能力,并且在较低的电位下就能形成高活性的NiFeOxHy位点,从而显著促进了OER反应。钇的存在降低了Ni的氧化电位,增强了OH?的吸附能力,加速了表面重构过程。NiFeY-LDH在10 mA cm?2和100 mA cm?2的电流密度下分别实现了超过192 mV和234 mV的OER性能。此外,NiFeY-LDH在100 mA cm?2的电流密度下表现出优异的催化稳定性,可稳定运行125小时。本研究探讨了稀土元素掺杂导致表面重构加速和d带中心优化的原因,为高效OER电催化剂的设计提供了宝贵的见解。

图形摘要:协同掺钇作用加速了NiFe-LDH的表面重构,并优化了d带中心,从而提升了氧气析出催化性能
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