Reestruturação de Superfície Dependente de Facetas em Hidróxidos de Níquel (Oxi)hidróxidos: Um Processo de Auto-Ativação para Reação de Evolução de Oxigênio Aprimorada

Desvendar a estrutura da superfície do catalisador e o comportamento durante as reações é essencial tanto para a compreensão mecanística quanto para a otimização do desempenho. Aqui relatamos um fenômeno de reestruturação de superfície dependente de facetas intrínseca aos catalisadores β-Ni(OH)2 durante a reação de evolução de oxigênio (OER), descoberto pela caracterização correlative ex situ e operando. O estudo ex situ após a OER revela a reestruturação do β-Ni(OH)2 nas facetas de borda para formar Ni1–xO nanoporoso, que é deficiente em Ni e contém espécies Ni3+. A microscopia eletrônica de transmissão líquida (TEM) operando e a espectroscopia Raman identificam ainda mais o papel ativo da fase intermediária β-NiOOH tanto na catálise OER quanto na formação de Ni1–xO, apontando o caminho completo de reestruturação da superfície. Essa reestruturação da superfície se mostra eficaz em aumentar os locais ativos expostos, acelerar a cinética de oxidação do Ni e otimizar a energia de ligação do intermediário *OH para uma cinética OER rápida, o que resulta em um aumento extraordinário da atividade de aproximadamente 16 vezes. Facilitado por esse processo de auto-ativação, o β-Ni(OH)2 especialmente preparado com facetas de borda maiores exibe um aumento de corrente de 470 vezes em relação ao benchmark IrO2, demonstrando uma maneira promissora de otimizar catalisadores à base de (oxi)hidróxidos metálicos.