Een onderzoeksteam onder leiding van professor Wang Qi van Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, heeft met succes een heterogene Ce@CoFe-LDH-elektrokatalysator gesynthetiseerd door een eenvoudige hydrothermische methode te combineren met snelle elektrodepositie.

De resultaten zijn gepubliceerd in Inorganic Chemistry Frontiers .

Elektrochemische watersplitsing is essentieel voor de productie van schone waterstofenergie. De zuurstofontwikkelingsreactie (OER) bij het splitsen van water is traag vanwege complexe elektronenoverdrachtsstappen. Op edelmetalen gebaseerde nanomaterialen zoals Ru of Ir zijn effectieve OER-katalysatoren, maar worden geconfronteerd met schaarste- en stabiliteitsproblemen. Het ontwikkelen van stabiele OER-elektrokatalysatoren op basis van transitiemetalen is cruciaal voor grootschalige toepassingen.

In dit onderzoek hebben onderzoekers, door lage concentraties Ce-ionen te gebruiken en deze snel af te zetten, met succes ultrafijne Ce(OH)₃ gecreëerd nanodeeltjes die gelijkmatig verdeeld zijn over het oppervlak van CoFe-LDH nanodraden.

Deze formatie resulteert in het genereren van talrijke stabiele actieve interfaces. De uitwisseling van elektronen tussen ultrafijn Ce(OH)₃ nanodeeltjes en CoFe-LDH nanodraden zorgen voor een optimale elektronische structuur op het oppervlak van CoFe-LDH. Bijgevolg vertoont Ce@CoFe-LDH opmerkelijke efficiëntie en stabiliteit bij het faciliteren van open leermiddelen.

Bovendien wordt door interface-engineering de energiebarrière voor de snelheidsbepalende stap (RDS) van de reactie verlaagd, wat resulteert in verbeterde katalytische prestaties en stabiliteit.

Bovendien vertoont Ce@CoFe-LDH superieure prestaties vergeleken met commerciële RuO₂ anodes bij de watersplitsing, waardoor de commercialiseringsvooruitzichten van de elektrokatalytische watersplitsingstechnologie aanzienlijk worden verbeterd.

Deze studie levert nieuwe ideeën op over hoe elektrokatalysatoren kunnen worden gemaakt die goed werken voor OER, zodat water op grote schaal kan worden gesplitst voor schone energie en milieuredenen, aldus het team.

Meer informatie: Xuxu Sun et al., Interface-engineered egelachtig CoFe-gelaagd dubbel hydroxide voor zeer efficiënte elektrokatalytische zuurstofontwikkeling, Inorganische chemiegrenzen (2023). DOI:10.1039/D3QI02220J

Aangeboden door Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academie van Wetenschappen