Mn增强动态催化在NiCoMnS/NF上的尿素电氧化反应：对Mn2+/Mn4+氧化还原循环的洞察

《Advanced Functional Materials》：Mn Enhanced Dynamic Catalysis on NiCoMnS/NF in Urea Electrooxidation: Insights into Mn2+/Mn4+ Redox Cycle

有机电催化机制对高效能源转换技术至关重要，本研究通过XPS、原位Raman和UPS表征揭示了NiCoMnS/NF催化剂中Mn掺杂促进尿素氧化反应的机理，Mn4+自发还原为Mn2+增强循环活性，Fermi能级偏移提升电子转移效率，在1.34V vs RHE下实现100mA/cm2电流密度，并保持1000小时稳定性能。

　　

摘要

有机电催化机制对于推动高效能源转换技术的发展至关重要。近期研究越来越多地关注过渡金属催化剂，以加深对这些机制的理解。本工作制备了NiCoMnS/NF材料，用于尿素氧化与水电解结合的过程，以实现高效氢气的生产。实验表明，Mn的掺杂显著提升了催化性能。通过X射线光电子能谱、原位拉曼光谱和紫外光电子能谱（UPS）的分析，发现电解液中的尿素能够在无外加电场的情况下自发地将Mn⁴⁺还原为Mn²⁺，从而促进Mn²⁺/Mn⁴⁺的氧化还原循环。电化学表征进一步证实，Mn的掺杂显著增强了催化活性，这种活性提升呈现出“火山形”趋势，这很可能是由于d轨道填充引起的电子结构变化所致。此外，UPS分析显示催化剂的费米能级偏离了真空能级，从而提高了尿素与催化剂表面之间的电子转移效率，加速了尿素的氧化分解过程。值得注意的是，NiCoMnS/NF材料在仅1.34 V的电压下即可达到100 mA cm^?2的电流密度（相对于标准氢电极RHE）。同时，该材料还表现出优异的长期稳定性，在UOR//HER流动电解槽中连续使用1000小时后仍能保持其催化性能。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。