东京理工大学 电化学水分解要求析氧反应使用高活性、易生产且成本低的电催化剂(OER)
一种铁(铁)/钙(钙)基二氧化硅，CaFe2O4，在碱性介质中显示出优异的OER活性
氟化钙有望成为一种很有前途的水分解OER电催化剂
信用:东京理工大学 今天，我们可以毫无疑问地说，化石燃料的替代品是必要的
化石燃料不仅是不可再生能源，也是全球变暖和空气污染的主要原因之一
因此，世界上许多科学家把他们的希望寄托在他们认为的明天的燃料上:氢(H2)
尽管H2是一种高能量密度的清洁燃料，但高效地生产大量的这种燃料仍然是一项艰巨的技术挑战
水分裂——水分子的断裂——是最具探索性的制造H2的方法之一
尽管有许多方法可以实现这一点，但性能最好的水分解技术涉及到由铂、钌和铱等昂贵金属制成的电催化剂
问题在于由丰富金属制成的已知电催化剂在析氧反应(OER)中相当无效，析氧反应是水分解过程中最具挑战性的方面
在最近发表在《美国化学学会应用能源材料》杂志上的一项研究中，日本东京理工大学的一组科学家发现了一种性价比很高的水分解电催化剂候选物:钙铁氧化物
尽管铁氧化物在OER表现平平，但之前的研究指出，将其与其他金属结合可以将它们的性能提升到实际有用的水平
然而，作为助理教授和主要作者博士
蓝泽优希·杉川评论说，还没有人关注氟化钙作为潜在的OER电催化剂
“我们想揭示氟化钙的潜力，并通过与其他铁基双金属氧化物的比较，阐明促进其OER活性的关键因素，”他解释道
为此，研究小组测试了六种铁基氧化物，包括氟化钙
他们很快发现氟化钙的OER性能远远高于其他双金属电催化剂，甚至高于被广泛接受的基准氧化铱
此外，他们测试了这种有前途的材料的耐久性，发现它非常稳定；在测量循环之后，没有观察到显著的结构或组成变化，并且电化学电池中cafe 2 o 4电极的性能保持高
科学家们急于理解这种未探索过的电催化剂的非凡能力背后的原因，他们利用密度泛函理论进行了计算，并发现了一种非常规的催化机制
CaFe2O4似乎为氧键的形成提供了一个能量上有利的途径，这在OER是一个限制步骤
虽然需要更多的理论计算和实验来确定，但结果表明多个铁位点之间的近距离起着关键作用
新发现的OER电催化剂肯定会改变游戏规则
杉川评论道:“氟化钙有许多优点，从简单、经济的合成到环境友好
我们希望它将成为一种有前途的OER水分解电催化剂，并为开发能量转换装置开辟一条新的途径
“此外，CaFe2O4中发现的新OER助推机制可能会导致其他有用催化剂的工程化
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