材料黄小青Angew.Chem.Int.Ed.：实现高效析氧反应双钙钛矿LaFeNi1

1、第 PAGE5 页 共 NUMPAGES5 页材料黄小青Angew.Chem.Int.Ed.：实现高效析氧反应双钙钛矿LaFe Ni1苏州大学黄小青团队 Angew.Chem.Int.Ed.：实现高效析氧反应的双钙钛矿 LaFe_Ni1-_O3纳米棒催化【引言】为满足可再生能的高需求，设计高效、经济的电化学能转化催化剂迫在眉睫。析氧反应是是许多可再生能技术的关键步骤。然而，由于多步质子耦合电子转移，OER 的动力学是缓慢的。IrO 2 和 RuO 2 等催化剂被认为是 OER 最活跃的催化剂，但它们的稀有性和高成本阻碍了它们的进一步实际应用。最近，具有通式 ABO 3 的钙钛矿氧化物，因其可以

2、容纳多种组分和结构，可进一步调优化其性能而受到越来越多的关注。其中策略通常为改善表面积（SA）和增强内在活性。而对于双钙钛矿（AArsquo;BBrsquo;O6），A 或 B 阳离子被不同的阳离子取代，可以产生增强的性质，其中 B 位点被其他 TMs 替代是将 d 带中心调节到费米能级（EF）的有效方法。虽然已经取得了进展，但设计结构和组成可控的双钙钛矿作为活性、稳定性和成本效益高的 OER 催化剂仍然是一项挑战。【成果简介】近日，在苏州大学黄小青教授团队（通讯作者）带领下，与湖南师范大学合作，证明双钙钛矿 LaFe _ Ni 1-_ O 3 （LFNO）纳米棒（NRs）可以作为高活性和稳定

3、的 OER 电催化剂。在 Ni/Fe 比为8：2 的优化下，LFNO-II NRs 在 10 mA cm -2 下具有 302 mV的低过电位和 50 mV dec -1 的低 Tafel 斜率，优于商业 Ir/C。LFNO-II NRs 也显示出高 OER 稳定性，20 小时后电流略有下降。进一步研究表明，活性增强的原因是表面积的改善、电子结构的定制以及 O 与 Ni 的强杂化。相关成果以题为“Double Perovskite LaFe _ Ni 1-_ O 3Nanorods Enable Efficient O_ygen Evolution Electrocatalysis”发表在了

4、Angew.Chem.Int.Ed.上。【图文简介】图 1 LFNO NRs 的物理性能表征（a）LFNO NRs 的晶体模型。（b）LFNO-I NRs，LFNOII NRs 和 LFNO-III NRs 的 _RD 图谱。插图显示衍射峰随 Fe 浓度增加而移动。（c-e）分别为 LFNO-I NRs（c），LFNO-II NRs（d）和 LFNO-III NRs（e）的 SEM 图像。（f-h）分别为 LFNO-II NRs 的 TEM 图像（f），HRTEM 图像（g）（插图显示 FFT 模式）和 STEM-EDS（h）元素分布图。图 2 LFNO NRs 的 _PS 光谱表征（a-d）

5、分别为 LFNO NRs 的 Fe 2p（a）和 La 3d（b），Ni 2p（c）和 Ni 2p 3/2 （d）的 _PS 光谱。图 3 LFO NRs 和 LNO NRs 的 OER 电化学表征（a）LFO NRs，LNO NRs 的 OER 的 LSV 曲线。（b）LFO NRs，LNO NRs 和商业 Ir/C 的 OER 的 Tafel 图。图 4 各种 LFNO NRs 的 OER 电化学表征（a）各种 LFNO NRs 和商业 Ir/C 的 OER 的 LSV 曲线。（b）不同 LFNO NRs 在 1.55V（vs.RHE）时的电流密度和在10mA cm -2 时的过电位。（c

6、）不同催化剂的塔菲尔图。（d）LFNO-II NRs 和商用 Ir/C 在 1.53V（vs.RHE）下的计时电流曲线。图 5 不同催化剂的 OER 活性及机制（a）LFNO-I，LFNO-II 和 LFNO-III NRs 的电流密度与 ECSA的关系。（b）在 1.55 V (vs.RHE)下的电流密度与不同 LFNO NRs 的ECSA 进行了对比，并估算了相同 ECSA 下 LFNO-II NRs 的活性。（c）LNO，LFNO-I，LFNO-II 和 LFNO-III NRs 的价带光电子能谱。白色条显示 d 带中心。（d）金属氧化物的常规 OER 机制。（e）LNO，LFNO-I，LFNO-II 和 LFNO-III NRs 在 10mA cm -2下的 OER 活性与 E-Ef 参数的函数关系。【小结】总之，团队已经证明了一系列双钙钛矿纳米棒作为 OER 的高效和稳定的催化剂。将 Fe 精确地引入钙钛矿 LNO NRs 中，可以得到OER 活性的双钙钛矿 LFNO NRs。最活跃的催化剂 LFNO-II NRs在 10 mA cm -2 时的过电位仅为 302 mV，Tafel 斜率为 50 mV dec -1 ，甚至优于商用 Ir/C。双钙钛矿 LFNO NRs 对 OER 具有高耐久性，在连续电解 20 小时后具有轻微的活性衰减。表面 VBS研究表明，引入