二元金属层状氧化物OER催化材料的原位HERFD-XAS研究

Water electrolysis is one of the most effective and clean methods of hydrogen-producting, and its efficiency is restricted by oxygen evolution reaction(OER). Designing and developing efficient and inexpensive OER catalytic materials is an important research hotspot in the field of energy materials. However, due to lack of the investigation on under operando condition, the understanding of the synergistic effect between transition metals on OER activity is insufficiency, which limits the further design and optimization of the catalysts. In this proposal, we will focus on the binary transition metal oxide of the layered structure. By developing the in-situ high-energy-resolution fluorescence-detected absorption spectroscopy based on the synchrotron radiation, we will obtain the information of local geometric and electronic structures of catalysts under operando condition and study the catalytic mechanism. Our works will offer the new experimental evidences and design principles which differ from those based on ex-situ characterization techniques and understand the synergistic effect between transition metals on OER activity

电解水制氢是目前最为有效且清洁的制氢方法之一，氧析出反应（OER）是制约其制氢效率的关键步骤。设计和发展高效而廉价的OER催化材料是目前能源材料发展的一个重要的研究热点。然而原位条件下催化材料的局域构型和电子结构的研究工作的缺乏，导致对多元过渡金属元素氧化物OER催化材料中的协同作用机制认识不足，限制了催化剂的设计和优化。在拟申请课题中，我们针对二元过渡金属层状氧化物，发展基于同步辐射的原位HERFD-XAS谱学方法，通过研究工作条件下催化剂的活性结构和主要活性位点，探索不同过渡金属元素之间的协同催化作用，为催化材料设计提供新的实验依据和思路。

电解水制氢是目前最为有效且清洁的制氢方法之一，氧析出反应（OER）是制约其制氢效率的关键步骤。设计和发展高效而廉价的OER催化材料是目前能源材料发展的一个重要的研究热点。然而原位条件下催化材料的局域构型和电子结构的研究工作的缺乏，导致对多元过渡金属元素OER催化材料中的协同作用机制认识不足，限制了催化剂的设计和优化。在本申请课题中，我们发展基于同步辐射的原位HERFD-XAS谱学方法，结合软X射线吸收谱学技术、拉曼光谱、密度泛函理论计算等多种研究手段，研究包括钙钛矿结构氧化物、羟基氧化物、MOF材料等在内的多种多元金属OER催化体系，通过研究工作条件下催化剂的活性结构和主要活性位点，探索不同过渡金属元素之间的协同催化作用，为催化材料设计提供新的实验依据和思路。