Illustrazione della reazione solvotermica di LDH CoFe incontaminate utilizzando glicole etilenico. Credito:©Science China Press
La reazione di evoluzione dell'ossigeno (OER) con cinetica di reazione lenta e grande potenziale eccessivo è la reazione grave nella scissione dell'acqua che sembra promettente per l'immagazzinamento e la conversione dell'energia. Però, è ancora la reazione collo di bottiglia del sistema di scissione dell'acqua a causa della cinetica lenta e del grande sovra-potenziale durante il processo di polarizzazione anodica. Perciò, è fondamentale sviluppare catalizzatori OER altamente efficienti che possano ridurre efficacemente il sovra-potenziale e accelerare la cinetica di reazione.
Attualmente, Molti studi hanno dimostrato che gli ossidi o idrossidi di metalli doppi CoFe sono catalizzatori efficienti per catalizzare l'OER. Però, le prestazioni dei corrispondenti catalizzatori bulk sono ancora insoddisfacenti nelle applicazioni pratiche. Basato su questo, è di notevole importanza ottenere il miglioramento simultaneo dell'attività apparente e dell'attività intrinseca dei catalizzatori a base di CoFe attraverso l'ingegneria delle nanostrutture dei materiali e la regolazione della struttura elettronica.
Recentemente, Il gruppo del professor Shuangyin Wang dell'Università di Hunan, basato sulla strategia dell'ingegneria dei difetti, ha utilizzato un agente riducente blando-glicole etilenico come solvente nella riduzione solvotermica di LDH di CoFe sfusi per ottenere la costruzione dei difetti. Questo trattamento ha facilitato la formazione di difetti anionici e cationici (O, Co, e Fe), e la massa di CoFe LDHs era sul posto esfoliato, e si è formata una struttura gerarchica tridimensionale a causa dell'effetto di intercalazione del glicole etilenico di grandi dimensioni durante il processo solvotermico.
Dopo un'ulteriore caratterizzazione della morfologia e della struttura elettronica, gli autori hanno scoperto che la struttura ricca di difetti aumentava significativamente l'attività intrinseca del materiale, e la risultante struttura gerarchica tridimensionale ha promosso il trasferimento di massa nel processo catalitico, in ultima analisi, il raggiungimento di prestazioni OER efficaci.
Rispetto ai metodi convenzionali di esfoliazione del materiale bidimensionale o alla costruzione di difetti, questo metodo supera il collo di bottiglia dell'esfoliazione su larga scala del materiale bidimensionale, e l'esfoliazione del catalizzatore bidimensionale e lo sviluppo in situ della struttura tridimensionale sono realizzati con un semplice metodo solvotermico in un unico passaggio. Fornisce una nuova direzione per la preparazione e l'applicazione su larga scala di catalizzatori OER.