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Insights into Correlation among Surface-Structure-Activity of Cobalt-Derived Pre-Catalyst for Oxygen Evolution Reaction.
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2020-01-21 , DOI: 10.1002/advs.201902830 Ruchun Li 1 , Bihua Hu 1 , Tongwen Yu 1 , Haixin Chen 1 , Yi Wang 1 , Shuqin Song 1
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2020-01-21 , DOI: 10.1002/advs.201902830 Ruchun Li 1 , Bihua Hu 1 , Tongwen Yu 1 , Haixin Chen 1 , Yi Wang 1 , Shuqin Song 1
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Rational design of unique pre-catalysts for highly active catalysts toward catalyzing the oxygen evolution reaction (OER) is a great challenge. Herein, a Co-derived pre-catalyst that allows gradual exposure of CoOOH that acts as the active center for OER catalysis is obtained by both phosphate ion surface functionalization and Mo inner doping. The obtained catalyst reveals an excellent OER activity with a low overpotential of 265 mV at a current density of 10 mA cm-2 and good durability in alkaline electrolyte, which is comparable to the majority of Co-based OER catalysts. Specifically, the surface functionalization produces lots of Co-PO4 species with oxygen vacancies which can trigger the surface self-reconstruction of pre-catalyst for a favorable OER reaction. Density functional theory calculations reveal that the Mo doping optimizes adsorption-free energy of *OOH formation and thus accelerates intrinsic electrocatalytic activity. Expanding on these explorations, a series of transition metal oxide pre-catalysts are obtained using this general design strategy. The work offers a fundamental understanding toward the correlation among surface-structure-activity for the pre-catalyst design.
中文翻译：
深入了解用于析氧反应的钴基预催化剂的表面结构活性之间的相关性。
合理设计独特的高活性催化剂预催化剂来催化析氧反应（OER）是一个巨大的挑战。在此，通过磷酸根离子表面功能化和Mo内部掺杂，获得了Co衍生的预催化剂，该预催化剂允许逐渐暴露作为OER催化活性中心的CoOOH。所得催化剂表现出优异的OER活性，在10 mA cm-2的电流密度下具有265 mV的低过电势，并且在碱性电解质中具有良好的耐久性，可与大多数Co基OER催化剂相媲美。具体来说，表面功能化产生大量带有氧空位的Co-PO4物质，这可以触发预催化剂的表面自重构，从而实现有利的OER反应。密度泛函理论计算表明，Mo 掺杂优化了 *OOH 形成的无吸附能，从而加速了固有的电催化活性。扩展这些探索，使用这种总体设计策略获得了一系列过渡金属氧化物预催化剂。这项工作为预催化剂设计提供了对表面-结构-活性之间的相关性的基本理解。
更新日期：2020-01-22
中文翻译：
深入了解用于析氧反应的钴基预催化剂的表面结构活性之间的相关性。
合理设计独特的高活性催化剂预催化剂来催化析氧反应（OER）是一个巨大的挑战。在此，通过磷酸根离子表面功能化和Mo内部掺杂，获得了Co衍生的预催化剂，该预催化剂允许逐渐暴露作为OER催化活性中心的CoOOH。所得催化剂表现出优异的OER活性，在10 mA cm-2的电流密度下具有265 mV的低过电势，并且在碱性电解质中具有良好的耐久性，可与大多数Co基OER催化剂相媲美。具体来说，表面功能化产生大量带有氧空位的Co-PO4物质，这可以触发预催化剂的表面自重构，从而实现有利的OER反应。密度泛函理论计算表明，Mo 掺杂优化了 *OOH 形成的无吸附能，从而加速了固有的电催化活性。扩展这些探索，使用这种总体设计策略获得了一系列过渡金属氧化物预催化剂。这项工作为预催化剂设计提供了对表面-结构-活性之间的相关性的基本理解。
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