Investigation of Zn-substituted FeCo2O4 for the Oxygen Evolution Reaction and Reaction Mechanism Monitoring through In Situ Near-ambient-pressure X-ray Photoelectron Spectroscopy
探究鋅金屬取代鐵鈷氧尖晶石材料的析氧反應效能並利用臨場近室壓X光光電子能譜了解其反應機制
Pongsatorn Patta, Ya-Yu Chen, Manjula Natesan, Chien-Lin Sung, Chueh-Cheng Yang, Chia-Hsin Wang*, Tsuyohiko Fujigaya*, and Yu-Hsu Chang*
2024/02/20
乾淨有效率的新能源是各國取代化石燃料的重要發展之一，其中透過再生能源如風力發電或太陽能發電進行電解水產氫再利用的綠氫能源具有能量密度高與零碳排的優勢，因此發展高效率且便宜的電解水催化劑，是目前科學研究中重要的課題之一。電解水反應中的陽極析氧反應牽涉到四個電子轉移，為整體反應的速率決定步驟。本研究採用天然存在量高且價格便宜的鐵鈷金屬元素製作出鐵鈷氧尖晶石析氧反應電催化劑，然後透過鋅金屬離子取代部分鐵金屬離子生成ZnxFe1-xCo2O4 (0<x<0.6)材料有效提升其電極/電解質界面的電子傳輸與活性位點，進而提升其電化學析氧反應效率。此外，也利用近室壓X光光電子能譜術結合液固相電化學反應載台及時觀察電催化時材料表面陽離子價數的變化，結果顯示於在施加電壓反應時 Co (II)、Co (III) 逐漸氧化成 Co(IV)，在適當量的鋅離子取代之後可以有達到最好的催化效率，且材料表面生成最高量的 Co (IV)，揭露了析氧反應的關鍵中間體，為未來的高效率電催化劑設計提供了研究一個方向。
研究動態
