华算科技缺陷电催化缺陷的分类退火法OER,读者可系统学习到缺陷的类型特征与制备手段,了解缺陷优化电催化性能的机制,为相关研究或应用提供实用知识支撑。
缺陷的分类
:、线缺陷、面缺陷和体缺陷点缺陷包括本征缺陷掺杂缺陷离子从晶面脱离时会形成空位。Co₃O₄线缺陷通常出现在晶体中某条线附近的原子排列偏离理想晶格的区域,线缺陷也被称为1D。
2D堆垛层错和晶界(GB)异质结体缺陷指三维()颗粒中的孔洞和空隙图对能够调节电催化剂效率和选择性的缺陷及界面进行分类。0D缺陷:原子/离子空位、单原子间隙掺杂。1D缺陷:螺位错与刃位错。2D缺陷:主要指高/低角度晶界(未绘出孪晶界与亚晶界)。3D缺陷:金属/金属氧化物界面、因晶格失配产生的金属间化合物相,以及由空位引起的低配位环境。退火过程涉及特定的加热设置与不同的气流条件本征缺陷、掺杂缺陷、阳离子缺陷、阴离子缺陷、面缺陷以及体缺陷如图所示,得到的MoS₂和NiS₂堆叠在碳布表面,形成了大量异相界面。这种面缺陷不仅提供了丰富的电活性位点,还为水分解电催化反应中的电子转移提供了便利。

2.DOI: 10.1002/advs.201900246
等离子体刻蚀法
/加热中性气体或对其施加强电磁场,可人工产生等离子体等离子体刻蚀是发展起来的一种在固体材料上制造缺陷的有效策略。通过不同的设置,等离子体处理可在固体材料中产生不同类型的缺陷。
3通过氧等离子体处理,可在金属有机框架(ZIF-67)上制造出体缺陷。图酸蚀刻法是在原子尺度上暴露金属及其化合物各类缺陷的经典方法,具有等优势。通过选择合适的蚀刻剂与工艺条件,可实现对局部缺陷区域蚀刻速率的精准控制(相较于无缺陷区域),暴/。
4研究人员采用酸蚀刻法在LDHs中制备了多重缺陷图(A)HNO₃蚀刻后的E-CoFe LDHs。(B)CoFe LDHs与E-CoFe LDHs的XRD图谱。离子注入是离子辐照的一种形式,粒子加速器产生的快重离子辐照也属于离子辐照,其产生的离子轨迹可用于纳米技术领域。通常情况下,。当高能阳离子撞击材料时,可能会在固体材料中产生本征缺陷、掺杂缺陷等各类缺陷。
5研究人员采用Fe离子辐照材料,在其晶面上制造出多种空位和面缺陷图辐照过程示意图。球磨法是一种无溶剂、低温的机械反应策略。如图所示,。这种掺杂缺陷有助于降低OER和ORR的过电位,从而促进石墨烯的催化反应。

6.DOI: 10.1039/C6CC07217H
球磨法可在晶体材料中产生多种界面缺陷和空位。7图催化剂的“起燃”曲线(第2循环)。实线+实心符号:循环中的升温段。虚线+空心符号:循环中的降温段。溶剂热反应法是在密封容器中、高于水或有机溶剂沸点的温度下进行的多相反应。等,在生成不同类型固体材料的同时,还可构建各类缺陷。
8研究人员通过溶剂热反应法在PtRu(铂钌)催化剂与碳载体间构建了界面缺陷图在0.1M MeOH+0.1M H₂SO₄溶液中、扫描速率1mV s、温度条件下测得的循环伏安图。实心符号:10%PtRu/Sibunit;空心符号60%PtRu/Sibunit。OER无论采用哪种机制,,缺陷工程是催化剂改性的有效策略之一。
可以通过在催化剂本体中构建空位缺陷加速反应动力学Co₃O₄OOERO如图所示,V-Co₃O₄图(A)纯Co₃O₄和(B)VO–Co₃O₄的Co K边原位XAFS图谱。插图分别展示了虚线框区域的细节视图。电催化可在酸性或碱性电解质中进行。,H⁺在催化剂表面吸附形成H*,吸附态H*随后与另一个H*或H⁺结合生成H₂;下,H*需通过H₂O分子解离生成,这一过程需要额外能量,因此碱性HER的动力学比酸性HER更缓慢。
HER:如图10所示,研究人员以立方相CoSe₂(c-CoSe₂)为研究对象,制备了磷掺杂CoSe₁.₂₆P₁.₄₂催化剂,其HER性能显著提升。
图(a)c-CoSe₂和(b)CoSe₁.₂₆P₁.₄₂在不同电位下的HER过程原位Co K边XANES谱图。电化学氮还原是合成氨的潜在策略,通常包括两个关键过程:基于这两个过程,高效NRR催化剂需对含氮物种具有比氢更高的选择性吸附能力,从而在一定程度上提升活性与选择性。
NRR研究人员研究了Mo₂CTₓ MXene中原子级Ru掺杂缺陷对NRR电催化活性的增强作用。
图(a)单原子Ru-Mo₂CT在溶液中不同条件(相对于RHE的外加电压)下的归一化原位Ru K边XANES谱图,插图为放大图像。(b)由(a)得到的相应FT-EXAFS谱图。电催化是质子交换膜燃料电池的阴极反应,该类燃料电池是替代内燃机驱动汽车的最具潜力方案之一。O₂在催化剂表面吸附并还原为氧阴离子;部分还原产物为H₂O₂,而高效的四电子路径可实现O₂的完全还原,生成H₂O。然而,多电子过程的缓慢动力学导致ORR存在高过电位问题。
12观察到ORR过程中掺杂缺陷的动态变化—缺陷结构显著提升了氧的吸附与水合效率实验中分别采用进行电催化测试,通过拉曼光谱中D带(1340cm)、带(1585cm)与带(1620cm,对应基底碳氧化)的半高宽(FWHM),分析缺陷与氧中间体之间的相互作用。缺陷位点的增加促进了对氧物种(O₂或*图(a)原位拉曼分析示意图。()恒电位电解与脉冲电位电解条件下的原位拉曼光谱,并对D、G、G′峰进行Lorentz、Voigt、Gauss分峰拟合。