AFM：MAX相中的A層自重構大幅提升電催化OER活性

電催化水分解是生產“綠色”氫氣的有效方法。陽極析氧反應(OER)動力學緩慢是制約水電解技術廣泛應用的主要問題。陰離子交換膜(AEM)電解池能夠使用非貴金屬過渡金屬以及在非純水中操作等優(yōu)點。更重要的是，這些催化劑通常在OER過程下的結構重建產生金屬氫氧化物，這決定了整體催化性能。因此，跟蹤催化劑結構的動態(tài)變化，確定固有催化活性中心對于高性能催化劑的合理設計至關重要。

近日，廈門大學黃小青、中科院寧波材料所黃慶和常熟理工學院耿洪波等采用Sn與Ni、Co、Fe的A位合金化方法，成功地開發(fā)了一類新型高效非貴金屬V2(Sn，A)C(A=Ni，Co，Fe)MAX相催化劑。

這些MAX催化劑呈現典型的六方晶體結構(空間群P63/mmc)的納米層化211相。此外，在1 M KOH電解液中，V2(Sn，A)C(A=Ni，Co，Fe)MAX(VSNC)在連續(xù)陽極循環(huán)過程中能夠發(fā)生自重構，并且這種自重構終止于表面以避免包含表面V-C層溶解和層間(Sn，Ni)原子遷移的塊體VSNC坍塌；最終生成V2(Sn，Ni)C/V，Sn-NiOOH催化劑。

密度泛函理論(DFT)計算表明，當Sn或V加入到γ-NiOOH中時，反應途徑由晶格氧氧化機理(LOM)轉變?yōu)槲矫摳綑C理(AEM)。因此，在γ-NiOOH中摻雜V對降低堿性OER的反應能壘至關重要。

電化學性能測試結果顯示，經VSNC電化學重構生成的V2(Sn，Ni)C/V，Sn-NiOOH催化劑在堿性條件下電流密度為10 mA cm-2和50 mA cm-2下的OER過電位分別為290 mV和340 mV，Tafel斜率為60.8 mV dec-1。

此外，VSNC催化劑還具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，其在2000次循環(huán)后過電位增加了≈8mV。OER反應后的VSNC的XRD圖顯示，隨著VCx雜質的減少，體結構可以很好地保留，表明重建僅發(fā)生在VSNC的表面。

Self-Reconstruction of Single-Atom-Thick A Layers in Nanolaminated MAX Phases for Enhanced Oxygen Evolution. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202211530

審核編輯 ：李倩