DOI: 10.1016/j.cej.2021.129422
用于析氧反應（OER）的分層金屬氧化物載體催化劑在高效、低成本能源技術的發展中受到了廣泛的關注。然而，納米粒子與鈣鈦礦載體之間獨特的相互作用尚不清楚。在此，研究者報告了一種獨特且簡單的策略，通過原位生長Ru/RuO2納米顆粒來增強基于鐵氧體（La0.9Fe0.92Ru0.08O3-δ，LFRO）納米纖維結構的OER活性。采用改進的靜電紡絲法制備了中空LFRO纖維。Ru和RuO2納米粒子通過簡單的出溶策略固定在LFRO基底表面上。得益于金屬-金屬氧化物相互作用和中空纖維大活性表面積的協同作用，RuO2納米粒子修飾LFRO納米纖維電極具有很高的電催化OER活性和耐久性。同時，KPFM測量表明，大量氧空位引起的低功函數可以加速電荷轉移過程，從而促進OER動力學。綜上所述，該工作通過簡便的原位生長方法為合理設計高效的分層納米結構電催化劑提供了新的見解。
圖1.（a）高效OER催化劑的合成過程示意圖；（b）LFO、LFO-H、LFRO、LFRO-H和LFRO-H-O的X射線衍射圖；（c）XRD圖，其擴展區域為2θ=31-35°；（d）LFO、LFRO、LFRO-H和LFRO-H-O的拉曼光譜。
圖2.煅燒前的LFRO纖維（a），LFRO（b），LFRO-H（c）和LFRO-H-O（d）的AFM高度圖像。比例尺為1μm。
圖3.LFRO納米纖維的HAADF圖像（a）和EDS映射圖像（b-e）。（f）LFRO纖維的表面區域，插圖為纖維的AFM拓撲。
圖4.（a-e）樣品的SEM圖像，插圖顯示納米纖維的斷裂表面。（a）LFO，（b）LFO-H，（c）LFRO，（d）LFRO-H，（e）LFRO-H-O；（f-g）溶解性納米粒子的SEM圖像，插圖為HRTEM圖像。（f）LFRO-H，（g）LFRO-H-O；（h）LFRO-H-O基底的HRTEM圖像；（i）溶解性RuO2納米粒子在LFRO-H-O納米纖維上的HRTEM圖像。
圖5.不同階段樣品的XPS光譜。（a）Ru3p光譜及其模擬；（b）O1s光譜及其模擬；（c）不同氧物種的定量分析；（d）LFRO、LFRO-H和LFRO-H-O的H2-TPR光譜。
圖6.（a）各種OER催化劑的LSV曲線；（b）各種催化劑在10 mA cm-2下的超電勢；（c）各種催化劑的Tafel圖；（d）各種催化劑在10 mA cm-2的恒定電流密度下的計時電位響應；（e）在這項工作中，將LFRO-H-O在10 mA cm-2下的超電勢和Tafel斜率與最近報道的鐵基催化劑進行了比較。
圖7.（a-f）分別為LFRO（a，b），LFRO-H（c，d）和LFRO-H-O（e，f）的形貌圖（頂部）和CPD圖像（底部）。比例尺為2μm。（g-i）LFRO（g），LFRO-H（h），LFRO-H-O（i）的高度（黑線）和CPD（紅線）輪廓。（j）不同樣品基材的CPD值。（k）分別為LFRO（藍點）、LFRO-H（橙點）和LFRO-H-O（紅點）的Tafel斜率和功函數值之間的相關性。插圖為超電勢值與功函數之間的相關性。（l）OER針尖-樣品系統的能級示意圖。Evac和EF分別表示真空度和費米能級。對于每個樣品，（l）中功函數符號的顏色與（k）中的顏色相匹配。
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