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Enregistrement W4252440540 · doi:10.26434/chemrxiv.13356614

Local Structural Changes in Polyamorphous (Ni,Fe)Ox Electrocatalysts Suggest a Dual-Site Oxygen Evolution Reaction Mechanism

2020· preprint· en· W4252440540 sur OpenAlexafffund
Martin Schoen, Nicholas M. Randell, Oliver Calderon, Santiago Jimenez-Villegas, Katelynn Daly, Roman Chernikov, Simon Trudel

Notice bibliographique

RevueChemRxiv · 2020
Typepreprint
Langueen
DomaineEnergy
ThématiqueElectrocatalysts for Energy Conversion
Établissements canadiensCanadian Light Source (Canada)University of Calgary
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaCanadian Institutes of Health ResearchCanada First Research Excellence FundUniversity of SaskatchewanCanadian Light SourceUniversity of CalgaryAlexander von Humboldt-Stiftung
Mots-clésOxygen evolutionCatalysisTafel equationAmorphous solidAnnealing (glass)Transition metalChemistryNickelActivation energyMaterials scienceChemical engineeringPhysical chemistryCrystallographyElectrochemistryMetallurgyElectrode

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

<div>Amorphous nickel-iron mixed metal oxides have been shown to be extremely efficient oxygen evolution reaction (OER) electrocatalysts with good stability in alkaline reaction</div><div>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</div><div>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</div><div>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.</div>

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict), Intégrité de la recherche
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,028
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,010
Tête enseignante GPT0,220
Écart entre enseignants0,210 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations6
Publié2020
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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