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?天大Small: 促進(jìn)NiFe-LDH催化海水電解的高耐蝕性，PO43-功不可沒！

近年來，可持續(xù)海水電解生產(chǎn)氫氣引起了人們的廣泛關(guān)注?？紤]到Cl^–通過覆蓋催化劑對金屬基體的腐蝕作用，負(fù)載在金屬載體上的傳統(tǒng)Ni(II)Fe(III)層狀雙氫氧化物(NiFe-LDH)作為良好的析氧催化劑，不能直接用于海水電解。因此，解決海水電解過程中的電極腐蝕問題迫在眉睫。

基于此，天津大學(xué)孫潔課題組提出了一種在NiFe-LDH中嵌入PO₄^3-的防腐蝕策略，其中嵌入高負(fù)電荷的PO₄^3-可以通過靜電排斥作用防止Ni載體的Cl^–腐蝕。

首先，研究人員通過密度泛函理論(DFT)計(jì)算，揭示了不同離子插層對NiFe-LDH層間Cl^–遷移的影響。結(jié)果表明，與無陰離子插層的NiFe-LDH和分別插層了OH^–和CO₃^2-的NiFe-LDH相比，PO₄^3-插層的NiFe-LDH(PO₄^3-/NiFe-LDH)對Cl^–的排斥力最強(qiáng)，說明PO₄^3-可以提高金屬載體的耐蝕性。

根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果，研究人員采用電化學(xué)插層的方法成功將PO₄^3-插入到NiFe-LDH的夾層中，并且經(jīng)過PO₄^3-插層后，NiFe-LDH的形貌和層狀結(jié)構(gòu)得以保持。在超高濃度NaCl(1 M NaOH+2M NaCl)的堿性電解液中進(jìn)行OER，PO₄^3-/NiFe-LDH的壽命是原始NiFe-LDH的100倍以上。

此外，在400mA cm^-2電流密度下OER反應(yīng)20min后，NiFe-LDH的陣列結(jié)構(gòu)明顯分離，但PO₄^3-/NiFe-LDH的陣列結(jié)構(gòu)幾乎沒有變化，表明PO₄^3-/NiFe-LDH中的Cl^–腐蝕過程嚴(yán)重減弱，說明PO₄^3-插層在海水電解過程中起著抑制金屬載體受到Cl^–腐蝕的重要作用。

High Corrosion Resistance of NiFe-Layered Double Hydroxide Catalyst for Stable Seawater Electrolysis Promoted by Phosphate Intercalation. Small, 2022. DOI: 10.1002/smll.202203852

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