过渡金属硫族化合物是一类主要的电催化剂，在碱性析氧反应中具有广阔的运用前景。许多研究职员关注催化剂中金属阳离子的原位转化，但很少考虑硫族化合物的氧化、浸出和再接管对催化活性的贡献。本文采取多种表征方法来监测蜕变机制和起源CoTe@CoS-电催化OER活性。研究结果表明，Te和S在电极表面的电氧化溶解形成TeO32−和SO32−，并吸附在电极表面。此外，TeO32−和SO32−将进一步转化为TeO42−和SO42−。正如预期的那样，在Co (OH)2电解质中额外添加稠浊碲和硫酸盐离子会产生协同效应，从而显著提高OER活性。亚硒酸盐表现出类似的效应，表明硫原酸盐在电极表面的吸附对提高OER性能具有普遍浸染。这项事情的创造为OER过程中催化材料的物种转化和增强催化活性的机制供应了独特的见地。
表面吸附硫代酸盐对OER活性的促进浸染。
CoTe/NF的FESEM图像，a)低和b)高倍率。CoTe@CoS/NF的FESEM图像c)低、d)高倍放大。e) CoTe@CoS/NF的TEM和f) HRTEM图像。g) CoTe@CoS/NF中Co、Te、S的元素映射图。
a) CoTe@CoS/NF、CoTe/NF、CoTe粉末的XRD图谱。b) 1.0 M KOH介质中CoTe@CoS/NF在OER条件下的活化过程。c)活化CoTe@CoS/NF的法拉第效率。d) CoTe@CoS/NF时电位曲线。e) CoTe@CoS/NF在OER过程中的原位拉曼光谱。f) OER试验前后CoTe@CoS/NF的Co 2p, g) Te 3d, h) S 2p XPS光谱。
a)不同TeO32−浓度的1.0 M KOH电解质中Co(OH)2的LSV曲线，b) Tafel斜率，c) Nyquist图。d)不同SO42−浓度下1.0 M KOH电解质中Co(OH)2的LSV曲线，e) Tafel斜率，f) Nyquist图。在浓度为0.01 M TeO32−和0.10 M SO42−的1.0 M KOH电解质中Co(OH)2的LSV曲线、Tafel斜率和Nyquist曲线的比较。
在1.0 M KOH中添加a) 0.10 M TeO32−和b) 0.10 M SO42−时Co(OH)2的原位拉曼光谱。
a)优化CoOOH+TeO42−+SO42−的构造模型。b) CoOOH+TeO42−+SO42−的电荷密度差。打算了c) CoOOH和d) CoOOH+TeO42−+SO42−的DOS。e) CoOOH与CoOOH+TeO42−+SO42−Co -band的PDOS比较。f) CoOOH、CoOOH+TeO42−、CoOOH+SO42−和CoOOH+TeO42−+SO42−上OER对应的自由能图。
a)活化过程;b) OER过程中CoSe2在1.0 M KOH中的原位拉曼光谱。c) CoSe2在1.0 M KOH中不同浓度SeO32−的OER活性比较。d) OER条件下0.15 M SeO32−存不才Co(OH)2的原位拉曼光谱。
总之，这项事情证明了表面吸附的硫原酸离子在电极表面对OER活性的主要贡献。以CoTe@CoS异质结催化电极为模型，采取原位拉曼光谱法研究电极电催化OER行为，以及电催化过程中产生哪些活性物质促进OER过程。实验结果证明，CoTe@CoS电极上的Te和S被电氧化形成碲酸盐和亚硫酸盐，然后再转化为碲酸盐和硫酸盐。通过在Co(OH)2电解质中加入碲酸盐和硫酸盐，进一步证明了表面吸附的碲酸盐和硫酸盐，无论是自氧化还是额外加入，都对OER活性有协同促进浸染。同时，亚硒酸盐表面吸附的效果与CoSe2和Co(OH)2与亚硒酸盐的原位拉曼光谱剖析结果相似。理论打算结果进一步支持了吸附的硫原酸对OER过程的促进浸染。从以上结果可以推断，吸附在电极表面的硫原酸促进催化过程的浸染广泛存在，但长期以来在许多电催化体系中被忽略。该研究不仅对CoTe@CoS的构造演化以及金属硫原酸促进OER过程的内在机制有了新的认识，而且为开拓吸附调制的高效电催化剂开辟了新的领域。
Unveiling the Role of Surface Self‐Reconstruction of Metal Chalcogenides on Electrocatalytic Oxygen Evolution Reaction - Bao - Advanced Functional Materials - Wiley Online Library
https://doi.org/10.1002/adfm.202408364
