Sauerstoff-Isotopenmarkierungsexperimente zeigen unterschiedliche Reaktionsstellen für die Sauerstoffentwicklungsreaktion an Nickel- und Nickel-Eisenoxiden

Nickeleisenoxid wird als Benchmark-Katalysator ohne edelmetall für die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) angesehen. Die Natur des aktiven Zentrums im Nickeleisenoxid ist jedoch stark umstritten. Hier berichten wir über direkte spektroskopische Beweise für die unterschiedlichen aktiven Stellen in Fe-freien und Fe-haltigen Ni- Oxiden. Ultradünne geschichtete Doppelhyrdoxide (LDHs) wurden als definierte Proben von Metalloxydkatalysatoren verwendet, und 18O-Markierungsexperimente in Kombination mit in situ Raman-Spektroskopie wurden eingesetzt, um die Rolle von Gitter-Sauerstoff sowie einer aktiven Sauerstoffspezies, NiOO-, in den Katalysatoren zu untersuchen. Unsere Daten zeigen, dass Gitter-Sauerstoff an der OER für Ni- und NiCo-LDHs beteiligt ist, jedoch nicht für NiFe- und NiCoFe-LDHs. Darüber hinaus ist NiOO- ein Vorläufer für Sauerstoff für Ni- und NiCo-LDHs, jedoch nicht für NiFe- und NiCoFe-LDHs. Diese Daten deuten darauf hin, dass Bulk-Ni-Stellen in Ni- und NiCo-Oxiden aktiv sind und Sauerstoff über einen NiOO--Vorläufer entwickeln. Die Fe-Inkorporation erhöht nicht nur dramatisch die Aktivität, sondern verändert auch die Natur der aktiven Stellen.