In‐situ‐Methoden zur Charakterisierung elektrochemischer NiFe‐Sauerstoffentwicklungskatalysatoren

Abstract

NiFe‐Materialien sind hervorragende Elektrokatalysatoren für die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER). Zur Entwicklung effizienterer Katalysatoren werden umfangreichere Kenntnisse zur Aktivitätssteigung der OER sowie über deren Mechanismus benötigt. Dafür sind In‐situ‐Charakterisierungsmethoden erforderlich, die Untersuchungen unter OER‐Bedingungen ermöglichen, um Zwischenprodukte der OER sowie OER‐aktive Zentren und Phasen zu identifizieren. In diesem Kurzaufsatz werden die neuesten Fortschritte bei der In‐situ‐Charakterisierung von NiFe‐basierten Elektrokatalysatoren mit Raman‐Spektroskopie, XAS, APXPS, Mößbauer‐Spektroskopie, UV/Vis‐Spektroskopie, DEMS und SI‐SECM zusammengefasst. Die Ergebnisse belegen nicht nur die Strukturumwandlung und fortschreitende Oxidation der katalytischen Spezies unter OER‐Bedingungen, sondern auch die entscheidende Rolle von Ni und Fe. Die Notwendigkeit für die Entwicklung neuer In‐situ‐Methoden und Rechnungen zum OER‐Mechanismus für die gezielte Entwicklung neuer, hochaktiver OER‐Elektrokatalysatoren wird diskutiert.

Evolution of Cationic Vacancy Defects: A Motif for Surface Restructuration of OER Precatalyst

“…The intensity ratio of the characteristic peaks at 528 and 457 cm −1 , namely I 528 / I 457 , can be employed as an index to reflect the fraction of defective or disordered Ni(OH) x species. It is found to evolve along with the increasing potential applied to the working electrode [26] . As shown in Figure 4 c, prior to the onset of oxygen evolution, the value of I 528 / I 457 for both electrocatalysts increases gradually along with increasing potential, showing increasing local conversion of crystalline surface Ni(OH) x to more defective or disordered Ni(OH) x species.…”

High performance transition metal-based electrocatalysts for green hydrogen production

“…Among the various reported transition metal-based alloys, the NiFe alloy is known as a representative catalyst for the OER with high intrinsic activity by optimizing the binding energy of intermediates. 72 Additionally, the intrinsic activity in the OER is strongly influenced by surface modification through crystal structure engineering and defect engineering as well as composition optimization. In the past few decades, metal hydroxide and oxyhydroxide as an active site-rich phase have been extensively investigated.…”