通过电化学氟掺杂对钙钛矿氧化物电催化剂进行纳米级表面工程处理

《ACS Applied Nano Materials》：Nanoscale Surface Engineering of Perovskite Oxide Electrocatalyst by Electrochemical Fluorine Doping

氟掺杂钙钛矿氧化物通过电化学策略调控表面结构，形成高活性氟富集纳米层，显著提升碱性氧析出反应效率并具有循环稳定性。

　　

钙钛矿氧化物已成为碱性水电解中用于氧进化反应（OER）的有前景的无贵金属催化剂。阴离子掺杂和表面改性作为开发高活性OER催化剂材料的策略受到了关注。在这里，我们报道了一种原创的电化学F掺杂技术，该技术可以同时控制阴离子组成和纳米级表面结构，从而提高OER活性。通过改变电流密度（即F掺杂速率），制备了20摩尔% F掺杂的La_0.5Sr_0.5CoO_3-δ（LSC55）样品，这些样品具有不同的表面状态。低速F掺杂（60 μA g^–1）形成了一层薄的非晶表面层（约3纳米），而高速掺杂（3000 μA g^–1）则形成了一层富含F的纳米晶体层（约20纳米）。与原始的LSC55样品相比，这两种F掺杂样品的OER活性都显著提高。在本研究中测试的所有样品中，高速掺杂样品表现出最高的活性。值得注意的是，随着循环伏安法的进行，所有样品的OER活性都有所提高。扫描透射电子显微镜分析显示，在OER过程中，所有样品的表面都经历了渐进性的非晶化过程。软X射线吸收光谱分析表明，即使在OER测量之后，F仍然存在于F掺杂样品的重构非晶表面层中。这些结果表明，在高速掺杂的LSC55样品上形成了高活性的含F表面层。这项研究展示了通过电化学阴离子掺杂进行纳米级表面工程的实用性，为先进电催化剂的发展提供了途径。