تحديد الأسطح النشطة لثاني أكسيد الكوبالت الليثيوم المصحح كهربائيًا لتفاعل تطور الأكسجين

إن التعرف على المواقع النشطة لعمليات التحفيز له آثار أساسية وتكنولوجية على التصميم العقلاني لمحفزات المستقبل. هنا، ندرس الأسطح النشطة لأكسيد الليثيوم والكوبالت متعدد الطبقات (LCO) لتفاعل تطور الأكسجين (OER) باستخدام تأثير تعزيز عملية إزالة الليثيوم كهربائيًا (De-LCO). تشير نتائجنا النظرية إلى أن السطح الأكثر استقرارًا (0001) له جهد زائد كبير جدًا لتفاعل OER بغض النظر عن محتوى الليثيوم. بالمقابل، يُتوقع أن تكون مواقع الحواف مثل السطح غير القطبي (112̅0) والسطح القطبي (011̅2) نشطة للغاية وتعتمد على (إزالة) الليثيوم. يمكن فهم تأثير استخراج الليثيوم من LCO على الأسطح وأنشطتها في OER من خلال زيادة مواقع Co4+ مقارنة بـ Co3+ ومن خلال تحول حالات الأكسجين النشطة 2p. تجريبياً، تم إثبات أن طبقات LCO النانوية التي تكشف بشكل رئيسي عن السطح (0001) تظهر تحسينًا ضئيلًا في OER عند إزالة الليثيوم. ومع ذلك، لوحظ زيادة ملحوظة في نشاط OER (∼0.1 V في تحول الجهد الزائد عند 10 mA cm–2) لكرات LCO النانوية، حيث يتم تقليل السطح القاعدي بشكل كبير لكشف مواقع الحواف، مما يتماشى مع المحاكاة النظرية. بالإضافة إلى ذلك، نجد أن نشاط OER لطبقات De-LCO النانوية يمكن تحسينه إذا اعتمدنا طريقة حفر حمضية على LCO لإنشاء المزيد من مواقع الحواف النشطة، مما يوفر بدوره دليلاً قوياً على المؤشرات النظرية.