针状Fe-Co0.85Se向六方相Fe-Co3O4的相变工程:通过晶格氧氧化提升高电流密度析氧反应性能

【字体: 时间:2025年07月16日 来源:Small 12.1

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  为解决CoFe层状双氢氧化物(LDH)在高电流密度下析氧反应(OER)活性低且不稳定的问题,研究人员通过硒化-电化学活化策略制备了六方相Fe-Co3O4(PH-FCO)。该催化剂在2 A cm?2高电流密度下稳定运行300小时,其晶格氧氧化机制和结构稳定性为工业级碱性水电解提供了新思路。

  

这项突破性研究揭示了相变工程对提升电催化性能的关键作用。通过巧妙的硒化-活化两步法,针状的Fe-Co0.85Se前驱体经历选择性硒(Se)浸出,神奇地转变为高度结晶的六方相Fe-Co3O4(PH-FCO)。这种结构转变不仅让催化剂在工业级2 A cm?2超高电流密度下仍能稳定工作,更激活了高效的晶格氧氧化(LOM)机制。

理论计算显示,铁(Fe)的掺入就像给催化剂装上了"电子高速公路":既促进了晶格氧的氧化活性,又显著降低了反应能垒。当这种PH-FCO催化剂与NiMo合金阴极强强联手,组装成的阴离子交换膜水电解槽(AEMWE)表现惊艳——在1 A cm?2电流密度下仅需1.91V电压,持续工作150小时后性能仍几乎不衰减。这项研究为开发下一代工业电解水装置提供了关键材料设计策略。

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