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        電催化析氧反應(OER)是許多可再生能源技術的重要組成部分。開發性價比高、性能好的電催化劑仍然是一個巨大的挑戰。在這里，我們成功地展示了由垂直固定在二維MXene (Ti₃C₂T_x)表面的Ni₃Fe₁基層狀雙氫氧化物(Ni3Fe1- LDH)組成的新型界面催化劑。與可逆性氫電極(RHE)相比，Ni₃Fe₁-LDH /Ti3C2Tx在0.28 V時產生了100 mA cm⁻²的陽極OER電流，比原始Ni₃Fe₁-LDH低近74倍。此外，Ni3Fe1-LDH/Ti₃C₂T_x催化劑相對于RHE只需要0.31 V的過電位就可以提供高達1000 mA cm⁻²的工業水平電流密度。Ni₃Fe₁-LDH與Ti₃C₂T_x之間具有協同界面作用。密度泛函理論(DFT)結果進一步揭示，Ti₃C₂T_x載體可以有效地加速Ni₃Fe₁-LDH的電子提取，并調整催化位點的電子結構，從而提高OER性能。
 
圖1. (a) Ti₃C₂T_x和Ni₃Fe₁-LDH/Ti₃C₂T_x的XRD圖案。(b−d) Ni₃Fe₁-LDH/Ti₃C₂T_x的Ti 2p、Ni 2p3/2和Fe 2p3/2的高分辨率XPS光譜。
 
圖2. (a) SEM圖，(b、c) TEM圖，(d) Ni3Fe1-LDH/Ti3C2Tx元素映射結果。
 
圖3. 電化學性能分析。
  圖4. 自由能圖和相應的中間物質對氧的析出反應的機理分析。
 
圖5. Ni₃Fe₁-LDH/Ti₃C₂T_x和Ni₃Fe₁-LDH在O₂飽和0.1 M KOH (a)和1.0 M KPi (b)的LSV曲線。
  
      相關科研成果由美國猶他州立大學化學與生物化學系Yi Rao等人于2023年發表在The Journal of Physical Chemistry Letters（https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2023.107727.）上。原文：Interface Catalysts of Ni₃Fe₁ Layered Double Hydroxide and Titanium Carbide for High-Performance Water Oxidation in Alkaline and Natural Conditions。

轉自《石墨烯研究》公眾號