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西交楊生春/王斌Appl. Catal. B.: 一石二鳥!在Fe3O4上構(gòu)建Fe(Cr)OOH用于增強(qiáng)堿性污水和海水中OER

西交楊生春/王斌Appl. Catal. B.: 一石二鳥!在Fe3O4上構(gòu)建Fe(Cr)OOH用于增強(qiáng)堿性污水和海水中OER
開發(fā)可直接在污水和海水中使用而無需進(jìn)一步處理的電催化劑具有重要的實(shí)際意義,因?yàn)樗梢詫U物轉(zhuǎn)化為原料并產(chǎn)生H2。
基于此,西安交通大學(xué)楊生春、王斌等通過簡(jiǎn)單且可擴(kuò)展的方法在泡沫鎳上構(gòu)建了Fe(Cr)OOH和Fe3O4之間的異質(zhì)界面(Fe(Cr)OOH/Fe3O4/NF),以實(shí)現(xiàn)在在污水和海水中高效電催化OER。
西交楊生春/王斌Appl. Catal. B.: 一石二鳥!在Fe3O4上構(gòu)建Fe(Cr)OOH用于增強(qiáng)堿性污水和海水中OER
西交楊生春/王斌Appl. Catal. B.: 一石二鳥!在Fe3O4上構(gòu)建Fe(Cr)OOH用于增強(qiáng)堿性污水和海水中OER
Fe(Cr)OOH/Fe3O4/NF優(yōu)異的OER性能歸因于以下因素:?
1.親水性Fe(Cr)OOH/Fe3O4層促進(jìn)了質(zhì)量交換;
2.Cr的引入以及FeOOH和Fe3O4的偶聯(lián)協(xié)同增強(qiáng)了本征電催化活性;
3.電子導(dǎo)電性;
4.催化劑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,提高了電極的耐久性。具有親水性表面的Fe(Cr)OOH/Fe3O4/NF可以實(shí)現(xiàn)500 mA cm-2的高陽極電流密度和241 mV的小過電位。
西交楊生春/王斌Appl. Catal. B.: 一石二鳥!在Fe3O4上構(gòu)建Fe(Cr)OOH用于增強(qiáng)堿性污水和海水中OER
密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明,Cr的引入和與Fe3O4的偶聯(lián)可以顯著降低OER的能壘,并提高催化劑的電導(dǎo)率。在5 M KOH中,使用這種電極作為陽極的電解槽用于進(jìn)行整體水分解,電流密度達(dá)到10 mA cm-2和500 mA cm-2所需的小電池電壓分別為1.46 V和1.62 V。
另外,該電解槽在堿性生活污水和海水中均能高效工作,并保持在400 mA cm-2電流密度下約100 h。該工作為制備高效且具有成本效益的OER電催化劑提供了一種簡(jiǎn)便的方法,也為實(shí)際水電解的催化劑設(shè)計(jì)提供了思路。
Constructing the Fe/Cr double (oxy)hydroxides on Fe3O4 for Boosting the Electrochemical Oxygen Evolution in Alkaline Seawater and Domestic Sewage. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120847

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