NiFe基三元水滑石析氧反應(yīng)實驗與理論的研究.pdf

1、水滑石在電化學(xué)方面的應(yīng)用已經(jīng)取得了廣泛的研究，但是關(guān)于其在析氧反應(yīng)(Oxygen Evolution Reaction，OER)方面的理論計算卻鮮有報道。本文首先運用密度泛函理論(Density Functional Theory, DFT)計算了NiFe-LDH(001)晶面和(1-10)晶面OER反應(yīng)的過電位，然后構(gòu)建了Co(Ⅱ)和Co(Ⅲ)摻雜的兩種三元水滑石的超晶胞，并計算了其(001)和(1-10)兩種晶面OER反應(yīng)的過電位。

2、DFT計算結(jié)果表明:向NiFe-LDH摻雜Co后，其OER反應(yīng)活性會有一定提高。其中Co(Ⅲ)的摻雜對OER性能的提升更大，過電位只有0.413 V。Co(Ⅱ)的摻雜對Ni3Fe-LDH的OER性能也有一定提升，其過電位是0.481 V小于NiFe-LDH的0.572 V。
　　其次，為了解釋Co摻雜對NiFe-LDH的OER性能提升的影響，我們進行了分波態(tài)密度和電荷密度的計算。態(tài)密度結(jié)分析表明Co摻雜后對NiFe-LDH的價帶有

3、一定影響，即Co(Ⅱ)/Co(Ⅲ)摻雜后費米能級會向低能級方向移動約0.25 eV，這會有利于電子從晶體內(nèi)部移動到表面，使反應(yīng)容易發(fā)生。為了進一步探究Co的價態(tài)變化對OER性能的影響，電荷分析結(jié)果說明Co(Ⅲ)周圍電荷密度更低有利于H2O分解為·OH吸附在Co(Ⅲ)的反應(yīng)位點上。
　　最后，通過共沉淀的方法合成了NiFe-LDH和Co(Ⅱ)/Co(Ⅲ)摻雜的三元水滑石并對電化學(xué)活性進行表征。結(jié)果表明Co(Ⅱ)/Co(Ⅲ)的摻雜可進