Tb掺杂γ-NiOOH析氧催化剂

过电位0.36 V

稀土单原子锚定的γ-NiOOH催化剂，通过稀土元素与Ni空位的协同作用显著降低析氧反应过电位。

Sadaf, Bibi · Xiaolei, Huang · 王艳杰 · Li, Yanjie · 陆规 · Xin, Xia · Kai, Zhang · de Oliveira, Cauê Ribeiro · 何涛 · Bahnemann, Detlef W. · 77104614

Journal of Energy Chemistry 2025

参数信息

OER过电位

0.36 V

OER过电位

0.41 V

OER过电位

0.51 V

ORR过电位

0.63 V

ORR过电位

0.61 V

技术优势

过电位低至0.36 V

Tb₁/γ-NiOOH的OER过电位为0.36 V，优于大多数已报道的Ni基催化剂，源于稀土原子向表面强供电子，优化了反应中间体的吸附能。

双功能催化

同一类稀土掺杂γ-NiOOH体系既能高效催化OER（Tb₁、Ce₁、Pr₁），也能高效催化ORR（Nd₁、Pm₁），可同时用于电解水阳极和金属空气电池阴极。

机理清晰可调控

通过Bader电荷分析和电子描述符，揭示了稀土掺杂引起强电子转移，并建立了火山曲线和标度关系，为理性设计更高性能催化剂提供了理论指南。

成本低丰度高

以Ni为基底，仅需微量稀土掺杂，继承了Ni基材料丰度高、成本低的优势，适合大规模应用。

应用场景

• 单原子催化：稀土单原子位点实现最大原子效率，减少贵金属用量。
• 电解水析氧：低OER过电位直接降低电解水能耗，适用于高效产氢。
• 电催化：同时催化OER和ORR，可用于多功能电催化电极。
• 燃料电池：提升ORR活性，有望替代铂基催化剂用于燃料电池阴极。
• 金属空气电池：双功能催化性能可同时改善充电和放电过程，提高电池能量效率。