通过双模式铁掺杂调控CaO和KCaPO4催化剂中的氧演化过程

《European Journal of Inorganic Chemistry》：Tuning Oxygen Evolution via Dual-Mode Fe Incorporation in CaO and KCaPO4 Catalysts

本研究利用海藻壳废料和铁锈成功制备了CaOFe和CPFe两种催化剂，揭示了铁元素在表面分散态和磷酸盐基质中的不同电催化性能机制。

　　

摘要

开发具有成本效益的氧气演化反应（OER）电催化剂对于实现可扩展的水电解至关重要。本文中，利用从锈蚀中提取的铁来制备两种催化剂：氧化钙（CaO）和磷酸盐骨架（CPFe，即KCaPO₄-Fe），这两种催化剂均来源于海洋生物废弃物。CaOFe的铁物种分散在表面，而CPFe则将铁融入磷酸盐基质（KCaPO₄）中。通过全面的结构、形态和表面分析，证实了铁在两种催化剂中的不同存在形式。广泛的电化学研究表明，这两种催化剂表现出独特的性能差异：CPFe在低过电位（η₁₀ = 297 mV）下具有更优异的活性，其塔菲尔斜率为（147 mV dec^?1）；而CaOFe在较高电流密度（η₁₀₀ = 424 mV）下表现更好，其塔菲尔斜率较低（107 mV dec^?1），这归因于表面铁物种对反应动力学的增强作用。阻抗和Bode图分析进一步证实了这两种催化剂之间的电荷转移机制存在差异。总体而言，这项工作展示了铁的局部环境如何影响电催化行为，并为通过废弃物衍生的双金属系统调节OER性能提供了机制上的见解。

图形摘要

采用一种基于贻贝壳衍生物的催化剂，并通过添加锈蚀成分作为掺杂剂，实现了可持续的OER电催化方法，这一方法通过广泛的阻抗和其他电化学分析得到了最佳性能的验证。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。