Manipulation des intermetallischen Ladungstransfers zur Verbesserung der Wasseroxidations‐Elektrokatalyse durch externe Stimuli

Abstract

AbstractViele elektrokatalytische Prozesse, insbesondere die Wasseroxidation (Oxygen Evolution Reaction, OER), stellen einen kinetischen Engpass dar. Dieser ist auf die Existenz linearer Skalierungsbeziehungen zurückzuführen, welche die Energieoptimierung der verschiedenen Zwischenprodukte des Reaktionsmechanismus begrenzen. Hier zeigen wir, wie wir diese Skalierungsbeziehungen mit Hilfe externer Stimuli durchbrechen können und dadurch die elektrokatalytische Aktivität einer mit Co−Fe‐Preußischblau modifizierten Elektrode erhöhen. Verbesserungen der OER von ≈11 % bzw. ≈57 % wurden unter Magnetfeld (0.2 T) und Lichteinstrahlung (100 mW cm−2) erzielt, wenn bei einem fixen Überpotential, η=0.6 V, bei pH 7 gearbeitet wurde. Die beobachteten Verbesserungen hängen stark mit der Intensität des intermetallischen Ladungstransfers (IMCT) zwischen Fe‐ und Co‐Zentren zusammen. Computersimulationen mit der Dichtefunktionaltheorie deuten darauf hin, dass eine Anpassung des IMCTs zu einer Änderung des Reaktionsmechanismus führen kann, bis hin zu einem auf externen Stimuli basierenden Spin‐Crossover‐Mechanismus.