本文综述了过渡金属基多相电催化剂在水氧化反应中的应用机制。水氧化反应是太阳能转换过程中的关键步骤,对于实现高效的能源转换,开发成本效益高且耐用的水氧化催化剂至关重要。
通过对过渡金属基水氧化电催化剂的研究,可以为理解自然和人工能量转换过程提供新的见解。
图文导读
图1展示了自然界中光系统II(PSII)中氧发生中心(OEC)的结构,以及Mn4CaO5团簇的结构和Kok循环中的五个中间态。
图2展示了OER反应组分和中间体的吉布斯自由能,以及不同催化剂上HOO*和HO*的吸附能关系图。
图3展示了在碱性溶液中OER的AEM、I2M和LOM机制,其中“*”代表活性金属位点。
图4展示了CaMn-氧化物电催化剂的水氧化机制,以及在Mn3O4纳米粒子薄膜上OER过程中Mn(IV)QO物种的原位拉曼光谱。
图5展示了通过抑制Mn(III)电荷离散来提高MnO2水氧化效率的示意图。
图6展示了在中性条件下Mn3O4纳米粒子上OER机制的示意图。
图7展示了在a-Mn2O3和MnOx-300中水氧化机制的示意图。
图8展示了单核Mn嵌入氮掺杂石墨烯(Mn-NG)催化剂在水氧化中的OER机制。
图9提出了在NiFe基和NiCoFe基催化剂中形成Fe(VI)活性物种的机制。
图10提出了FeCoNi基电催化剂在碱性条件下的OER机制,以及FeOOH–NiOOH和NiFeLDH催化剂的OER机制。
图11展示了Fe1(OH)x/P-C催化剂的OER机制,包括FeK边EXAFS光谱和CK边XAS光谱。
图12提出了CoOOH和Na2CoP2O7催化剂的OER机制。
图13展示了NaCo4(PO4)3和Na2CoP2O7的晶体结构以及它们在中性条件下的OER机制。
图14提出了Aza-CMP-Co催化剂在不同pH范围内的WNA和IHNA机制。
图15提出了CoFeCuO2在金属和晶格氧位点上的OER催化循环,以及OVSM机制的吉布斯自由能图。
图16提出了Co–Fe/WP、Fe–Co/WP、Co/WP、Fe/WP、Co–Fe–N–C和Fe–Co–N–C电催化剂的OER反应机制。
总结展望
本文总结了不同过渡金属基催化剂在OER中的各种机制,并强调了原位和操作条件下技术在研究OER机制中的重要性。
文献信息
标题:Themechanismofwateroxidationusingtransitionmetal-basedheterogeneouselectrocatalysts