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Identification of in situ Generated Iron-Vacancy Induced Oxygen Evolution Reaction Kinetics on Cobalt Iron oxyhydroxide

引用

Chinese Journal of Chemistry 2024年第4期42卷 343-350页

作者： Na Yao Juan Zhu Hongnan Jia Hengjiang Cong Wei Luo College of Chemistry and Molecular Sciences Wuhan UniversityWuhanHubei430072 China

Developing highly efficient and low-cost electrocatalysts towards oxygen evolution reaction(OER)is essential for practical application in water electrolyzers and rechargeable metal-air batteries.Although Fe-based oxyhydroxides are regarded as state-of-the-art non-noble OER electrocatalysts,the origin of performance enhancement derived from Fe doping remains a hot topic of considerable discussion.Herein,we demonstrate that in situ generated Fe vacancies in the pristine cofeOOH catalyst through a pre-conversion process during alkaline OER result from dynamic Fe dissolution,identifying the origin of Fe-vacancy-induced enhanced OER kinetics.Density functional theory(DFT)calculations and experimental results including X-ray absorption fine-structure spectroscopy,in situ UV-Vis spectroscopy,and in situ Raman spectroscopy reveal that the Fe vacancies could significantly promote the d-band center and valence states of adjacent Co sites,alter the active site from Fe atom to Co atom,accelerate the formation of high-valent active Co^(4+)species,and reduce the energy barrier of the potential-determining step,thereby contribute to the significantly enhanced OER performance.

关键词： cofe oxyhydroxide Oxygen evolution reaction Fe vacancy Electrocatalysis Kinetics Reaction mechanisms

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