齐鲁工业大学发现Mo掺杂钙钛矿氧化物提升电解水制氢性能

近日，齐鲁工业大学（山东省科学院）材料科学与工程学部在钙钛矿氧化物电解水制氢领域取得新进展。该工作通过溶胶-凝胶法合成了一系列Mo掺杂的SrCo_0.5Fe_0.5-xMo_xO_3-δ（x=0，0.05，0.10，0.15）钙钛矿氧化物，通过调整Fe元素和Mo元素的含量，获得最佳的Mo掺杂比例。结果表明，SrCo_0.5Fe_0.4Mo_0.1O_3-δ (SCFM10)表现出最佳的双功能水分解电催化活性，在-10 mA cm^-2和10 mA cm^-2下的HER和OER过电位分别为~200 mV和~310 mV，在双电极电解槽中仅需要1.68 V即可产生10 mA cm^-2的电流密度，与其他的金属氧化物相比，其展示出优异的HER和OER活性。此外，SCFM10展示出出色的稳定性，可以连续工作100小时而不会出现明显的衰减。这项研究表明掺杂Mo元素是制备高效电解水钙钛矿氧化物催化剂的有效策略，同时为开发双功能电催化剂以实现高效、合理的电解水制氢提供了新的思路。

图1 SrCo_0.5Fe_0.5-xMo_xO_3-δ钙钛矿氧化物的合成路线

图2 SrCo_0.5Fe_0.5-xMo_xO_3-δ钙钛矿氧化物的结构与形貌表征

图3 SrCo_0.5Fe_0.5-xMo_xO_3-δ钙钛矿氧化物的HER性能表征

图4 SrCo_0.5Fe_0.5-xMo_xO_3-δ钙钛矿氧化物的OER性能表征

图5 SrCo_0.5Fe_0.4Mo_0.1O_3-δ钙钛矿氧化物的整体水分解性能表征

相关研究成果以“Mo-doped SrCo_0.5Fe_0.5O_3-δ perovskite oxides as bifunctional electrocatalysts for highly efficient overall water splitting”为题在国际著名期刊《Electrochimica Acta》（IF：6.6）上在线发表。齐鲁工业大学（山东省科学院）材料科学与工程学部2021级研究生张文超为第一作者，郭恩言副教授和司聪慧副教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金和济南市人才发展专项资金项目等的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.electacta.2024.144323