In Situ Koordinationseinstellung von Kobaltstellen für effiziente Wasseroxidation

Die meisten oberflächenbasierten Katalysatoren auf Übergangsmetallbasis zur Sauerstoffentwicklung erfahren typischerweise irreversible kompositionelle und strukturelle Veränderungen während der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) in hydrolytischen und korrosiven alkalischen Medien, wodurch die Koordinationsumgebung der aktiven Metallstellen in einheitliche (oxy)hydroxide degradiert wird. Hier präsentieren wir eine in situ elektrochemische Koordinationseinstellung von Kobaltstellen für OER in einer starken Base, bei der ein elektrolysierender löslicher Kobalt-2,2'-bipyridin (Co-bpy) Komplex teilweise das bpy-Ligand spaltet, was zur Ablagerung aktiver Co-Stellen mit feiner Koordination bei Raumtemperatur führt. Wir haben die Co-Stellen während der Katalyse der Wasseroxidation unter denselben Bedingungen abgelagert, sodass dieser Katalysator sich an die feindlichen alkalischen Bedingungen anpassen kann. Diese robuste Koordinationsumgebung, die die verbleibenden bpy- und erzeugten (oxy)hydroxid-Liganden (Co–BH-Katalysator) umfasst, erhält die stark verbesserte OER-Aktivität über 500 Stunden bei 200 mA cm–2 und übertrifft andere fragile Co-Stellen, die nur (oxy)hydroxide enthalten. Darüber hinaus präsentiert diese Arbeit eine effiziente Einstellung der Metallkoordinationsumgebungen, um in situ hochaktive und stabile Metallstellen in alkalischen Elektrolyten zur Wasserspaltung zu erzeugen.