Высокоспиновый Co3+ в оксигидроксиде кобальта для эффективного окисления воды
High-spin Co3+ in cobalt oxyhydroxide for efficient water oxidation
2024-02-15
SCID: 54.1/2jeh4esa
Discuss with AI
оксигидроксид кобальтакоординационно ненасыщенные атомы Coвысокоспиновый Co3+реакция выделения кислородарасщепление воды
Figures from the paper
Abstract (AI)
Оксигидроксид кобальта (CoOOH) представляет собой перспективный каталитический материал для реакции выделения кислорода (OER). В традиционной структуре CoOOH ион Co3+ имеет низкоспиновую конфигурацию (t2g6eg0), при этом перенос электронов происходит через ориентированные друг напротив друга орбитали t2g*. В данной работе сообщается об успешном синтезе высокоспиновой структуры CoOOH с Co3+ путем введения координационно ненасыщенных атомов Co. В отличие от низкоспинового CoOOH, в высокоспиновом CoOOH перенос электронов происходит через ориентированные вершина к вершине орбитали eg*, что обеспечивает более быстрый перенос электронов. В результате высокоспиновый CoOOH демонстрирует более высокую активность в реакции выделения кислорода: перенапряжение составляет 226 мВ при плотности тока 10 мА см−2, что на 148 мВ ниже, чем для низкоспинового CoOOH. Эта работа подчеркивает влияние спинового состояния Co3+ на активность электрокатализаторов на основе CoOOH в процессе расщепления воды и предлагает новую стратегию создания высокоэффективных электрокатализаторов.
Key Findings
1
Координационно ненасыщенные атомы Co обеспечивают успешное получение высокоспинового состояния Co3+ в оксигидроксиде кобальта (CoOOH).
2
Высокоспиновый CoOOH достигает перенапряжения реакции выделения кислорода 226 мВ при 10 мА см−2, что на 148 мВ ниже, чем у низкоспинового CoOOH.
3
Высокоспиновая электронная конфигурация обеспечивает более быстрый перенос электронов по сравнению с традиционным низкоспиновым CoOOH.
4
Результаты показывают, что управление спиновым состоянием Co3+ является стратегией повышения эффективности электрокатализаторов на основе CoOOH для расщепления воды.
5
В отличие от низкоспинового CoOOH, высокоспиновый CoOOH обеспечивает перенос электронов через орбитали eg* по схеме «вершина—вершина», а не через орбитали t2g* по схеме «лицо—лицо».
Research Object
кобальтовый оксигидроксид (CoOOH) с высокоспиновым состоянием Co3+, используемый как электрокатализатор реакции выделения кислорода
Research Subject
влияние спинового состояния Co3+ и опосредованного орбиталями переноса электронов на активность в реакции выделения кислорода и эффективность переноса электронов
Publication Details
Publication Date
2024-02-15
Journal
Publisher
ISSN
Cited by
248
Open access PDF
Access Type
Author Information
Download PDF
Subscribe to digest