铈修饰钴铁合金催化剂在碱性水电解中的性能突破

研究人员通过一步电沉积法合成铈(Ce)修饰的钴铁合金氢氧化物(Ce-CFAH/NF)催化剂，显著提升碱性条件下析氢反应(HER)和析氧反应(OER)性能。其中Ce24%-CFAH/NF的OER转换频率(TOF)达0.77 s?1，Ce2%-CFAH/NF的HER性能提升3倍。组装电解槽仅需1.63 V即可驱动10 mA cm?2电流密度，为开发非贵金属电解水催化剂提供新思路。

　　

这项突破性研究展示了一种"魔法修饰"策略——通过电沉积将铈(Ce)原子像撒芝麻般嵌入钴铁合金氢氧化物(CoFe alloy-hydroxides)骨架，成功制备出具有丰富氧空位的双功能催化剂。有趣的是，不同含量的铈会施展不同"魔法"：当铈含量达24%时(Ce_24%-CFAH/NF)，催化剂表面像被施了活化咒语，OER转换频率(TOF)飙升至0.77 s^?1，比未修饰样品提升25倍！而2%的铈含量(Ce_2%-CFAH/NF)则让HER活性像坐火箭般提升，TOF达到0.66 s^?1。

通过先进的表征技术发现，这些催化剂就像"纳米海绵"，拥有超大电化学活性面积(ECSA: 58.75 cm²)和丰富的活性位点。更神奇的是，原位拉曼光谱捕捉到反应过程中催化剂表面会"变形"生成高活性CoFeOOH相，就像变形金刚一样自动优化催化界面。当这对"铈修饰兄弟"强强联手时，电解槽仅需1.63伏特就能轻松驱动反应，连续工作85小时仍保持稳定，这性能堪比贵金属催化剂！该研究为设计新一代"物美价廉"的水分解催化剂提供了重要蓝图。