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ACS Catal.: 堿性介質(zhì)中Ni和Fe對(duì)NiFe合金薄膜的析氧反應(yīng)活性和穩(wěn)定性的作用

了解NiFe基材料的析氧反應(yīng)(OER)活性和穩(wěn)定性對(duì)于實(shí)現(xiàn)低成本和高效的水分解電催化劑非常重要。

德國(guó)柏林亥姆霍茲能源與材料研究所Christian Schary團(tuán)隊(duì)報(bào)道了在堿性介質(zhì)中，Ni和Fe對(duì)NiFe合金薄膜和純Ni薄膜OER活性和穩(wěn)定性的作用。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Ni(OH)₂/NiOOH不會(huì)直接促進(jìn)OER性能，但Fe摻入能夠使其獲得高OER活性。

另外，作者發(fā)現(xiàn)電解液中Fe的存在有利于增強(qiáng)NiFe和純Ni薄膜的OER性能，而Ni的存在對(duì)OER動(dòng)力學(xué)是不利的。KOH中存在的Fe和Ni物種對(duì)OER活性的影響與作者提出的溶解/再沉積機(jī)制一致。

穩(wěn)定性研究表明，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)反應(yīng)OER活性會(huì)降低。然而，通過(guò)間歇性O(shè)ER反應(yīng)可以獲得優(yōu)異的穩(wěn)定性，其中電催化劑在降解和恢復(fù)狀態(tài)之間循環(huán)。因此，作者提出了兩個(gè)重要的范圍，即恢復(fù)范圍和降解范圍。

與間歇性O(shè)ER反應(yīng)相比，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)OER反應(yīng)(即在降解范圍內(nèi))在電催化劑上產(chǎn)生更高的NiOOH含量，這可能與OER失活有關(guān)。如果電極在恢復(fù)范圍內(nèi)工作一段時(shí)間(即在足夠低的還原電位下)，其中Ni³⁺還原為Ni²⁺，如果電解液中也存在Fe，則可以保持甚至提高OER活性。

Host, suppressor, and promoter-The roles of Ni and Fe on oxygen evolution reaction activity and stability of NiFe alloy thin films in alkaline media. ACS Catalysis, 2021. DOI: 10.1021/acscatal.1c01190

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