Aktuelle Entwicklungen in nickelbasierten Schichtdoppelhydroxiden für die Foto(-/)elektrokatalytische Wasseroxidation

Schichtdoppelhydroxide (LDHs), insbesondere solche, die Nickel (Ni) enthalten, werden zunehmend für ihr Potenzial in der foto(-/)elektrokatalytischen Wasseroxidation anerkannt, aufgrund der reichlichen Verfügbarkeit von Ni, ihrer Korrosionsbeständigkeit und ihrer geringen Toxizität. Diese Übersicht bietet eine umfassende Untersuchung von Ni-basierten LDHs in elektrokatalytischen (EC), photocatalytischen (PC) und fotoelektrokatalytischen (PEC) Wasseroxidationsprozessen. Die Übersicht vertieft sich in die Betriebsprinzipien und hebt Ähnlichkeiten und Unterschiede sowie die Vor- und Nachteile jedes Verfahrens zur Wasseroxidation hervor. Sie enthält eine detaillierte Diskussion über die Synthese von Monoschicht-, ultradünnen und massiven Ni-basierten LDHs, wobei die Vorzüge und Nachteile, die mit jedem Syntheseansatz verbunden sind, im Fokus stehen. In Bezug auf die elektrokatalytische Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) werden Strategien zur Verbesserung der katalytischen Leistung und Einblicke in die strukturelle Evolution von Ni-basierten LDHs während des elektrokatalytischen Prozesses zusammengefasst. Darüber hinaus behandelt die Übersicht umfassend die Fortschritte in Ni-basierten LDHs für PEC OER, einschließlich einer Analyse von Halbleitern, die mit Ni-basierten LDHs gekoppelt sind, um Fotoanoden zu bilden, mit einem Fokus auf ihre verbesserte Aktivität, Stabilität und die zugrunde liegenden Mechanismen, die durch LDHs gefördert werden. Die Übersicht schließt mit der Behandlung der Herausforderungen und Perspektiven in der Entwicklung innovativer Ni-basierter LDH-Katalysatoren für praktische Anwendungen. Die umfassenden Erkenntnisse in diesem Papier werden nicht nur weitere Forschungen anregen, sondern auch die wissenschaftliche Gemeinschaft einbeziehen und damit das Feld der foto(-/)elektrokatalytischen Wasseroxidation vorantreiben.