Angew：揭示CoOOH自旋态在OER中的影响

催化计 · 公众号 · · 2024-08-26 19:25

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催化剂的电子结构于 OER 电催化性能密切相关，但是如何理解 OER 电催化的电子结构动态变化情况仍然非常困难。

有鉴于此， 武汉大学罗威教授等 报道发展自旋态调控策略，通过元素掺杂（ M=V, Cr, Mn, Co, Cu ）改善 CoOOH 的 OER 催化活性。

本文要点

要点1. 通过磁性、原位 XAS 、原位 Raman 实验以及 DFT 理论计算，发现在各种不同元素掺杂的效果中， Mn 掺杂能够将 Co 位点的自旋结构从低自旋变为中等自旋，并且 d _xy 和 d _z ² 能带之间的能带减少到最小值，产生最大的晶格畸变。

要点2. 由于改善了 d _xy 轨道向 d _z ² 轨道的电子转移，因此促进在施加过电势的条件下产生高价态 *O-Co ^(IV) ，而且降低决速步的能垒，因此 CoMnOOH 表现最好的 OER 催化活性。这项研究有助于理解调节自旋态的方式影响电子结构的动态变化与 OER 催化活性之间的关系，有助于发展和设计高活性电催化剂。

Hongnan Jia, Na Yao, Zhichang Liao, Liqing Wu, Juan Zhu, Yunhao Lao, Wei Luo, Understanding the Role of Spin State in Cobalt Oxyhydroxides for Water Oxidation, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202408005

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202408005

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