Morphologie et amélioration catalytique guidée par la reconstruction de surface dans CoMn2O4 pour une application efficace de l'OER

Le développement de catalyseurs efficaces et durables pour la réaction d'évolution de l'oxygène (OER) à partir de matériaux abondants sur terre est essentiel pour faire avancer l'électrolyse de l'eau alcaline. Dans cette étude, des films électrodes de CoMn2O4 en forme de nanograss sont directement cultivés sur des substrats en acier inoxydable via une approche hydrothermale à température contrôlée, et leur performance OER est systématiquement étudiée. Le CoMn2O4 obtenu à 120 °C (CMO-120) présente la meilleure activité catalytique dans une solution de 1,0 M KOH, nécessitant un potentiel d'activation de 292 mV à 10 mA cm−2, ce qui est inférieur à ceux synthétisés à 150 (CMO-150) et 90 °C (CMO-90). Notamment, l'activité de CMO-120 devient encore plus prononcée à des densités de courant élevées, atteignant le faible potentiel d'activation de 434 mV même à 300 mA cm−2, surpassant largement les électrodes CMO-90 et CMO-150. L'activité améliorée est attribuée à une architecture en nanograss interconnectée avec des couples redox mixtes Co2+/Co3+ et Mn2+/Mn3+ et des espèces d'oxygène liées aux défauts, ce qui entraîne une augmentation de la surface électroactivement active et une amélioration du transport de charge à travers l'architecture en nanograss qui facilite l'adsorption de OH− et la transformation des intermédiaires de l'OER. De plus, CMO-120 démontre une excellente durabilité (100 h) après activation de surface induite par électro-oxydation. Ces résultats mettent en évidence la régulation précise de la température comme une stratégie efficace pour optimiser le spinelle Mn-Co pour des applications OER alcalines efficaces.