DOI:10.1016/j.electacta.2020.135638
尋找低成本、地球上含量豐富且生態友好的高效、穩定的電催化劑,對于電化學能源系統的大規模應用具有重要意義。在此,提出了一種可行的策略來促進La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3(LSCF)鈣鈦礦氧化物的析氧反應(OER)動力學,通過靜電紡絲將Ni3(HITP)2的導電金屬-有機骨架(MOF)封裝在表面,并進一步實施退火后處理。制備的La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3@Ni3(HITP)2(LSCF@Ni3(HITP)2)納米纖維(NFs)表現出增強的OER性能和對OER的長期穩定性,在10 mA cm-2處可提供272 mV的低過電位,小的Tafel斜率低至95 mV dec-1。它優于原始的LSCF NFs(345 mV,188 mV dec-1)、裸Ni3(HITP)2(378 mV,197 mV dec-1),以及最先進的RuO2(314 mV,129 mV dec-1)。先進的OER活性主要是由于獨特的一維納米纖維結構和耦合導電MOF的協同作用,使其具有本征導電性、快速的電荷轉移動力學和良好的傳質性能。該方法意味著在探索高效水氧化的鈣鈦礦氧化物基催化劑的道路上邁出了堅實的一步。
圖1.La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3 納米纖維和La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3@Ni3(HITP)2 納米纖維合成過程的示意圖。
圖2.(a)LSCF、Ni3(HITP)2和LSCF@Ni3(HITP)2-2的XRD圖譜。(b)LSCF納米纖維和(c)LSCF@Ni3(HITP)2-2 納米纖維的FESEM圖像。(d)LSCF@Ni3(HITP)2-2的TEM圖像。(e)LSCF@Ni3(HITP)2-2的HRTEM圖像。(f)LSCF@Ni3(HITP)2-2的SAED模式。(g?n)LSCF@Ni3(HITP)2-2的HAADF-TEM圖像和相應的元素映射圖像。
圖3.(a)LSCF@Ni3(HITP)2-2的Co 2p、(b)Fe 2p和(c)La 3d和Ni 2p,(d)LSCF和LSCF@Ni3(HITP)2-2的O 1s XPS光譜。
圖4.(a)LSCF、Ni3(HITP)2、LSCF@Ni3(HITP)2-1、LSCF@Ni3(HITP)2-2、LSCF@Ni3(HITP)2-3、LSCF@ Ni3(HITP)2-4和RuO2在O2飽和的1 M KOH水溶液中以1600 rpm的LSV曲線。(b)在10 mA cm-2處催化劑的超電勢直方圖。(c)相應的Tafel圖。(d)電流密度與掃描速率的關系圖顯示了雙層電容的提取。(e)催化劑的奈奎斯特圖。(f)LSCF@Ni3(HITP)2-2在10 mA cm-2處的計時電位測量。f的插圖是12h穩定性測試前后LSCF@Ni3(HITP)2-2的LSV曲線。