潘晖/邢贵川/王雷/陈石等AEM：钒-钴-铁三金属氮化物的表面重构和相变形成活性氢氧化物以增强电催化析氧反应- 大数跨境

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潘晖/邢贵川/王雷/陈石等AEM：钒-钴-铁三金属氮化物的表面重构和相变形成活性氢氧化物以增强电催化析氧反应

科学材料站

2020-10-06

导读：本文展示了一种生长在泡沫镍上的新型三金属氮化物催化剂，具有超高的OER活性，其性能优于基准催化剂RuO2和大多数最先进的3D过渡金属及其化合物。为合理设计具有成本效益和高催化活性的多金属化合物体系作为

文章信息

钒-钴-铁三金属氮化物的表面重构和相变形成活性氢氧化物以增强电催化析氧反应

通讯作者：陈石，王雷，邢贵川，潘晖

单位：澳门大学，深圳大学

研究背景

为了解决环境污染和能源危机，迫切需要开发可再生和环保的能源/技术。电驱动水裂解制氢制氧被认为是实现这一目的的有效途径之一。然而，电解水中析氧反应动力学缓慢，严重阻碍了其实际应用的发展。开发低成本、高丰度、高稳定性、高催化活性的OER电催化剂是目前面临的挑战之一。

贵金属氧化物（如IrO2和RuO2）作为高效OER催化剂应用最为广泛，但其稀缺性和高成本限制了其商业化应用程序。因此，一直致力于探索低成本的富含地球的金属及其化合物，以获得高效和稳定的OER。

文章简介

近日，澳门大学的潘晖老师，邢贵川老师，陈石老师以及深圳大学的王雷老师合作在国际知名期刊Advanced Energy Materials (影响因子：25.245) 上发表题为“Surface Reconstruction and Phase Transition on Vanadium–Cobalt–Iron Trimetal Nitrides to Form Active Oxyhydroxide for Enhanced Electrocatalytic Water Oxidation”的研究工作。

该工作展示了一种生长在泡沫镍上的新型三金属氮化物催化剂（CoVFeN@NF），具有超高的OER活性，其性能优于基准催化剂RuO2和大多数最先进的3D过渡金属及其化合物。本研究为合理设计具有成本效益和高催化活性的多金属化合物体系作为电化学能量器件的催化剂提供了一个简单的途径。

本文要点

要点一： CoVFeN@NF在1 M KOH中在10和100 mA cm−2下分别表现出212和264 mV的超低OER过电位，以及34.8 mV dec-1的小Tafel斜率。

要点二： CoVFeN@NF在海水中（1 M KOH + seawater）也表现出优异的电催化性能，达到100 mA cm-2 只需要338 mV的低OER 过电位。

要点三：结构表征表明，该催化剂具有优异的催化活性的主要原因是：1）由于表面重构和相变，催化剂表面形成氢氧化物，2）通过晶格氧氧化和吸附质逃逸机制，促进了可能被过氧化（O22-）物种激活的氧释放；3）由于多金属体系的协同作用，优化了电子结构和局部配位环境；4）氮化作用大大加快了电子转移。

文章链接

Surface Reconstruction and Phase Transition on Vanadium–Cobalt–Iron Trimetal Nitrides to Form Active Oxyhydroxide for Enhanced Electrocatalytic Water Oxidation

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202002464

通讯作者介绍

陈石澳门大学应用物理及材料工程研究院助理教授

研究兴趣：

有机金属卤化物钙钛矿的界面能，有机金属卤化物钙钛矿表面的相互作用和表征，表面的瞬态电子动力学，低维材料，表面和界面表征。

王雷，博士，深圳大学材料学院教授，九三学社市委委员。

研究内容

有机热电材料的制备与性能研究
燃料电池质子交换膜材料的研究
超纯耐高温特种工程塑料的制备研究
高支化聚合物的合成与性能研究

邢贵川澳门大学应用物理及材料工程研究院副教授

研究内容

Ultrafast laser spectroscopy
Nano optoelectronics
Spintronics
Perovskite for light harvesting and light emission
Nonlinear optical properties and ultrafast carrier dynamics in novel optoelectronic materials and devices