双金属氢氧化物催化析氧反应的协同机制研究

作者：王思; 马嘉苓; 陈利芳; 张欣^*

来源：Acta Chimica Sinica, 2021, 79(02): 216-222.

• 双金属氢氧化物
• 析氧反应
• 协同作用
• 催化机制
• 理论计算

双金属氢氧化物(LDH)是催化析氧反应(OER)活性最佳的一类催化剂,其中揭示双金属位点的协同作用是进一步提升其电催化、光催化性能的关键.本工作采用密度泛函方法,从理论计算角度探究了五种M32+N3+-LDH (M2+=Co2+、Ni2+,N3+=Al3+、Cr3+、Mn3+、Fe3+)在催化OER中的反应机制和双金属位点的协同作用.研究结果表明,在电催化OER中,氧物种以桥连的方式同时吸附在双金属位点上,双位点协同作用降低了OER中的电势决定步骤的自由能变,并有效降低了电催化OER的过电位.Ni3Fe-LDH在五种LDH中具有最高的电催化OER活性.在光催化OER中,双金属协同作用影响了LDH的带隙、功函数及驱动力,进而决定了LDH光催化OER的能力.所研究的五种LDH均为可见光响应,其中Ni3Cr-LDH由于其驱动力大于过电位而被预测为良好的OER光催化剂.

• 单位
  化工资源有效利用国家重点实验室; 北京化工大学