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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

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。

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。

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

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/18/066a1885db/

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