Journal of the American Chemical Society· 2025Q1
Nadir Element Katkısı ile Asidik Su Oksidasyonu İçin Nadir Toprak Elementi Kaynaklı Orta-Spin Co Merkezleri
Rare-Earth-Induced Intermediate-Spin Co Centers in MnCo 2 O 4.5 for Sustainable Acidic Water Oxidation
- 77atıf
- Q1SCImago
- 2025yıl
Kısa özet
MnCo2O4.5'e nadir toprak elementi katkısı (Sm3+, Nd3+, Ho3+) ile orta-spin Co3+ durumu stabilize edilerek asidik su oksidasyonu için aktivite ve dayanıklılık artırıldı; 10 mA cm–2'de 212 mV aşırı potansiyel elde edildi ve 1200 saat çalışma sağlandı.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Ana noktalar
- MnCo2O4.5'e nadir toprak elementi katkısı (Sm3+, Nd3+, Ho3+) orta-spin Co3+ durumunu stabilize eder.
- Bu spin-durumu modülasyonu, Co–O kovalentliğini ve 4f–3d kuplajını artırarak kristal alan ayrışmasını yükseltir.
- Optimum Sm-MnCo2O4.5 katalizörü, 10 mA cm–2'de 212 mV düşük aşırı potansiyel gösterir ve 1200 saat çalışır.
- Bir PEM elektrolizörüne entegre edildiğinde, katalizör 300 saatten fazla süreyle 1.73 V'ta 0.5 A cm–2 akım sağladı.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Özet (abstract)
High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide Developing robust oxygen evolution reaction (OER) catalysts for proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE) demands concurrent mitigation of insufficient activity and structural instability in acidic media. Herein, we propose a spin-state engineering strategy enabled by rare-earth doping to resolve the intrinsic activity-stability trade-off dilemma. Incorporation of rare-earth cations (Sm 3+, Nd 3+, Ho 3+ ) into MnCo 2 O 4.5 enhances Co–O covalency and 4 f –3 d coupling, increasing the crystal-field splitting and driving the Co sublattice from a purely high-spin Co 2+ /Mn 4+ toward a mixed-spin Co 3+ /Mn 4+ configuration, within which the intermediate-spin Co 3+ state can stably exist. This spin-state modulation occurs alongside lattice distortion and oxygen-vacancy formation, which together reinforce the spinel framework and mitigate excessive Co overoxidation. The coupled electronic–structural effects lower the adsorption energy barrier, thereby alleviating structural reconstruction. The optimized Sm-MnCo 2 O 4.5 catalyst exhibits a low overpotential of 212 mV at 10 mA cm –2 and sustains operation for 1200 h. When integrated into a PEM electrolyzer, it delivers 0.5 A cm –2 at 1.73 V for over 300 h. This work establishes rare-earth-mediated spin-state modulation as a fundamental design principle for sustainable non-noble-metal acidic OER catalysts.
Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Journal of the American Chemical Society, 2025 · DOI ↗
Ücretsiz hesapla devam et
Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.
Web'de ücretsiz devam etGoogle ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.
Telefonda:
Alan: Yenilenebilir Enerji, Sürdürülebilirlik ve Çevre
Renewable Energy, Sustainability and the EnvironmentEnergy