Local Structural Changes in Polyamorphous (Ni,Fe)Ox Electrocatalysts Suggest a Dual-Site Oxygen Evolution Reaction Mechanism
Notice bibliographique
Résumé
Amorphous nickel-iron mixed metal oxides have been shown to be extremely efficient oxygen evolution reaction (OER) electrocatalysts with good stability in alkaline reaction conditions. Thus, they offer an economical alternative to expensive conventional platinum or iridium-based OER catalysts and could provide a crucial step towards a hydrogen-based energy economy. These favorable properties are presumably due to a synergistic effect between Fe and Ni. However, these synergistic effects strongly depend on the local structure of the catalyst and their origin – and its relation to the local structure – are still not fully understood. In this work we present a study of the thermal annealing induced structural evolution of amorphous (Ni,Fe)Ox thin films, and correlate this evolution to their OER catalytic capabilities. Samples are x-ray amorphous at low annealing temperatures. However, analysis of the x-ray absorption spectra reveals local structural transitions in all samples – before the onset of cystalization – providing evidence of polyamorphism. Transitions of the local Ni and Fe environments occur at distinctly different temperatures and coincide with a stepwise increase in the catalytic activation potential (OER thermodynamics) and the Tafel slope (OER kinetics), respectively. We previously have attributed the increase in onset potential to a change in active site in NiOx at the phase transition temperature; considering that the mixed metal oxides’ onset potentials exhibit the same behavior with annealing temperature (Tanneal), we conclude that the potential-determining OER reaction step must occur at a Ni site. Similarly, the reaction kinetics change at the same annealing temperature as the local Fe environment; we thus infer that the rate-determining step occurs at a Fe site. To reconciliate these observations we put forward a dual-site OER reaction mechanism with potential- and rate-determining steps happening at Ni and Fe sites, respectively. This synergistic effect is ultimately responsible for the superior OER performance of many (Ni,Fe)Ox catalysts. At higher annealing temperatures, the synergistic effect is suppressed, possibly by phase separation into NiOx and FeOx phases, as suggested by our XRD results.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».