Yïn acä leec rin cï yïn bɛ̈n neem. Tɛ̈n ë thäät ë thäät ë luɔidu anɔŋic thäät ë CSS ë kuɔɔny. Të wïc yïn kë puɔth, ɣok aa wïc ba yök ë thäät yam (wɛ̈lɛ̈/ka thäät ë thäät ë thäät ë Intanɛt Explorer). Në ye thaa kënë yic, bïk kuɔɔny ŋoot ke lɔ tueŋ, ɣok abï thäät ë thäät nyuɔɔth ke cïn dhɔ̈l ku JavaScript.
Kuɛ̈nybei de adipic acid (man yenë nylon 66 yök) tënë miök de CA (man ye liääp kenë miök ku miök) ee kë lëu bï ya tɔ̈ ke lëu bï dhɔ̈l thɛɛr ëke wïc kä riliic ya waar. Ku na yïn ya, ke ciin de pïu tɔ̈ në yemɛɛn ku jɔl ya tɛ̈n yenë aliir thɔ̈ɔ̈r thïn ee luɔɔiden cɔk kääc në chirkat yiic. Në ye luɔɔi kënë yic, ke ɣok aye pïu ë pïu yiic ya cɔ̈kpiny ku bïk pïu ë pïu yiic ya juak ku bïk pïu yiic ya cɔk tɔ̈ apath (>80%) në käjuëc lëu bïk kek ya looi yiic (1.5–1.9 V ku jɔl ya pïu ye kek dhuɔ̈kciɛ̈ɛ̈n). Kä cï kek ya them ku jɔl ya puɔ̈ɔ̈c cï ya looi acï käŋ kaarou yenëke V cɔ̈kpiny ya nyuɔɔth, agut cï bï käŋ ya lac bɛɛr looi ku bï käŋ ya cɔ̈kpiny në cyclohexanone yic. Ke ye kë ye nyuɔɔth ke wɛ̈t kän, ɣok acï mɛ̈ɛ̈t de kä ye pïu cɔk tɔ̈ në pïu yiic looi ye adipic acid looi ke nɔŋ riɛl dït apɛi (82%) ku luɔɔi (1536 μmol cm-2 h-1) në thɛɛr thiääk kenë cirkat yiic (300 mA cm-2), ku yökku thök >50 h. Luɔɔi kënë ee kë yenë adipic acid cɔk loi rot apath nyuɔɔth ke nɔŋ käjuëc ye kek looi ku jɔl ya käjuëc lëu bïk kek ya looi në chirkat yiic.
Adipic acid (AA) ee töŋ de kä thiekiic apɛi ke pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu. Në cirkat yiic, ke AA aye looi në liääp de miök de AA (cïmën de miök de AA) në luɔɔi de 50–60 vol% de nitric acid ke ye kë ye miök cɔk lɔ tueŋ. Ëluɔɔi kënë anɔŋ kä ye piny diir thiääk kenë aliir ye bɛ̈n bei në aliir yic ku aliir ye aliir rac (N2O ku NOx) cït mɛn de aliir ye piny cɔk tuc2,3. Na cɔk H2O2 ya luui në yen ke ye kë dɛ̈t peei ye käŋ cɔk ril yiic, ke wëu juëc yenëke yen tääu thïn ku jɔl ya käjuëc riliic yenëke käŋ looi aye yen cɔk rilic apɛi bï ya luui në yen, ku jɔl ya dhöl lëu benë wëu ya nyaai ku bï ya rëër apath aye wïc4,5,6.
Në run kaa thiäär cï tëëk yiic, ke kuɛɛr ke kïïmkol ku jɔl ya jaath acï kɔc juëc bɛ̈n ya cɔk ŋic kek në kë de piathden ye kek yök në luɔɔi de many ye bɛɛr looi ku yekë luui në ɣän lik yiic (cïmën de, atuɔ̈c de ɣöt ku jɔl ya aliir tɔ̈ në pinynhom)7,8,9,10. Në ye wɛ̈t kënë yic, ke yïknhial de mɛ̈c de KA ye rot waar në AA yic ee kë thiekic apɛi bï käpath tɔ̈ nhial ya yök ku jɔl ya bï luɔɔi de nitric acid ku mɛ̈c ë mɛ̈c ye yök në thɛɛr ke luɔi yiic ya nyaai (Thiɛ̈ŋ 1a). Luɔɔi tueeŋ acï looi në Petrosyan ku kɔc kɔ̈k peei, man cï jam në kë yenë pïu cɔk lɔ nhial në pïu yiic (COR; pïu yiic ka pïu yiic aacï kek ya lac kueen ëke ye miök de KA nyuɔɔth) në pïu yiic (NiOOH%), ku ka ye tɔ̈ piiny në yemɛɛn. aci yök 11,12. Në ye thaa kënë yic, ke käjuëc cï kek ya looi acï kek ya looi në yïknhial de kä ye cɔla nickel agonë ​​luɔɔi de COR ya juak. Cïmën de, adïït cï tääu në adïït kɔ̈k peei yiic (Cu-Ni(OH)2) acï bɛ̈n looi agonë ​​Cα–Cβ ya tek yic në kä ye röt looi yiic. Acï piac bɛ̈n lueel ke Ni(OH)2 ee kë ye käŋ cɔk loi röt cï cɔ̈kpiny kenë miääk ye cɔl sodium dodecyl sulfonate (SDS) ago piny ya cɔk tɔ̈ ke cïn pïu ye lac lɔ thïn.
a Kä ril yiic ë AA ë thäät ë thäät ë KA ë thäät. b Thɔ̈ɔ̈ŋ de kä ye mac cɔk bɔ̈ nhial COR de kä cï kek lueel wënthɛɛr ke Ni-ye käŋ cɔk loi röt ku jɔl ya kä ye kek cɔk loi röt në ajuiɛɛr de käŋ kaadiäk ku jɔl ya ajuiɛɛr de batri11,13,14,16,26. Wël juëc apɛi në kë de käke thööŋ ku luɔɔi de thööŋ aye keek bɛ̈i në thööŋ de 1 ku 2. c Luɔɔi de kä ye röt looi ke NiV-LDH-NS ke COR në H-cell reactor ku MEA, ye luui në ɣän juëc yiic.
Naa cak tɔ̈u ke kuɛɛr cï ke lueel nhial ëtënë aye luɔɔi de COR cɔk piath, ke kä cï kek lueel ke Ni aye AA Faraday dït apɛi nyuɔɔth (FE) (>80%) në thɛɛr lik yiic, man ye tɔ̈ piiny në 1.6 V të thööŋë kek kenë pïu ye röt dhuɔ̈kciɛ̈ɛ̈n (RHE, cï kek gɔ̈t në wël lik yiic ke ye VRHE). Ku na yïn ya, ke ciin de thëm de thëm cï lueel (cïmën de, thëm de thëm cï mat në FE) de AA ee lac tɔ̈ piiny në 60 mA cm−2 (Thöŋ 1b ku thëm de thëm 1). Kë thiin koor ye tɔ̈ në yemɛɛn atɔ̈ piiny apɛi në kä wïc kek në chirkat yiic (>200 mA cm−2)15, man ye tëët de karaba riɔ̈ɔ̈kic apɛi tënë luɔɔi de AA (Thiɛ̈ŋ 1a; nhial). Acän ba thiɛk de käŋ juak, kä juëc ke piath (tënë ajuɛɛr de käŋ kaa diäk) wala kë dït apɛi de mac (në ajuɛɛr de käŋ kaa rou) alë bï luɔ̈ɔ̈i, yen ee kueer thiin koor tënë kä juëc ye käŋ waar yiic, cïmën de wɛ̈ɛ̈r de aliir (OER). Ku na yïn ya, ke COR në ɣän juëc ke anodic yiic, ke OER alëu bï ya kë dïït ye mëën në FE de AA yic, ku kän ee riɛl ë mac cɔk tɔ̈ piiny (Thoŋ 1a; piny). Cïmën de, thëm de kä cï röt looi wënthɛɛr (Thiɛ̈ŋ 1b ku Kä cï keek juak thïn 1), ɣok aacï puɔ̈th riääk buk yök lɔnadɛ̈ ke FE de AA në SDS-cï waar Ni(OH)2 acï lɔ piny tënë 93% agut cï 76% ke juɛ̈k-juɛ̈k de riɛl cï luɔ̈ɔ̈i tënë 1.5 VRHE agut cï 1,7 theVRAAHE në 1.7 në VRAAHE1. CuxNi1-x(OH)2/CF acï lɔ piny tën 93% agut cï 69% ke juak rot tën 1.52 VRHE agut cï 1.62 VRHE16. Ku na yïn ya, ke ciin de AA cï lueel në yemɛɛn acie rot ye juak në thɛɛr juëc yiic, man ye luɔɔi de AA cɔk tɔ̈ piiny apɛi, ku cïï lëu bï ya lueel në kë de riɛl dït ye yök në kë de FE tɔ̈ piiny de AA. Në kë mɛtë thïn në kä ye käŋ cɔk loi röt yiic, kä ye käŋ cɔk loi röt në cobalt yiic aacï kä ye käŋ cɔk loi röt nyuɔɔth ëya dɛ̈t në COR17,18,19 yic. Ku na yïn ya, ke luɔɔiden ee lɔ piny në käjuëc lëu bïk kek ya looi yiic, ku të thööŋë kek kenë Ni-based catalysts, ke ka nɔŋ käjuëc lëu bïk kek ya gël në luɔɔiden de chirkat yiic, cïmën de thööŋ de wëu yenëke käŋ ɣaac wei ku jɔl ya kä thi kor yenëke käŋ ɣaac wei. Ku na yïn ya, ke ka piath bï kä ye Ni-based catalysts ya looi ku bïk ya naŋ riɛl dït apɛi në yemɛɛn ku jɔl ya FE në COR yic ago ya luui apath agonë ​​AA ya yök.
Në ye luɔɔi kënë yic, ke ɣok acï kë ye cɔl vanadium (V) bɛ̈n lueel ke cï looi në käŋ yiic kaarou (NiV-LDH-NS) ke ye kë ye mac cɔk loi rot apath tënë luɔɔi de AA në COR yic, man ye luui në ɣän juëc yiic kenë OER cï gël apɛi, ku ye FE dït yök ku jɔl ya käjuëc tɔ̈ në yemɛɛn në H ME1 yic; b). Acï kɔn nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke luɔɔi de kë ye cɔl Ni(OH)2 ee rot dhuɔ̈kciëën, cï mɛn yenë ye ŋɔ̈ɔ̈th, në kä juëc lëu bïk röt looi, jɔɔk në 80% në 1.5 VRHE agut cï 42% në 1.9 VRHE. Në thööŋ dït yic, ke Ni(OH)2 cï cɔ̈kpiny kenë V, NiV-LDH-NS acï riɛl dït apɛi nyuɔɔth në kë cï gaam yic ku, kë thiekic apɛi, acï FE dït apɛi muk në ɣän juëc yiic. Cïmën de, në 1.9 VRHE, acï thëm de 170 mA cm−2 nyuɔɔth ku FE de 83%, man yenë kë puɔth apɛi ye COR cɔk loi rot në ajuɛɛr de käŋ kaadiäk yiic (Thöŋ. 1c ku Kë cï juak thïn 1). Kä cï kek them ku kä cï kek yök në wël yiic aye nyuɔɔth ke cɔ̈kpiny de V ee kä ye röt looi cɔk tɔ̈ piiny tënë Ni(OH)2 agut cï Ni3+xOOH1-x), man ye luui ë ke ye kä ye röt looi tënë COR. Në yekënë cök, ke cɔ̈kpiny de V acï luɔɔi de cyclohexanone bɛ̈n juak në kä ye kek cɔk loi röt yiic, man cï luɔɔi thiekic looi në gël de OER në ɣän juëc yiic. Ku bï riɛl de NiV-LDH-NS nyuɔɔth në kä juëc yiic, ɣok acï MEA looi ku nyuɔɔthku FE de AA (82%) në thëm de thëm de thëm de thëm de thëm (300 mA cm−2), ye kë dït apɛi awär kä cï ɣok ke yök wënthɛɛr në thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm (Fig 2). Kë thöŋ ke kë cï yök tënë AA (1536 μmol cm-2 h-1) acï dït apɛi awär kë cï yök ke luui ajuɛɛr kën ye käŋ cɔk loi röt (<30 mmol gkë ye käŋ cɔk loi röt-1 h-1)4. Në yekënë cök, ke kë ye käŋ cɔk lɔ tueŋ acï piath apɛi të luui ë MEA, ku ye FE >80% AA muk në thaa 60 në 200 mA cm-2 ku FE>70% AA në thaa 58 në 300 mA cm-2. Në thök, ke puɔ̈ɔ̈c tueeŋ de kä lëu bïk röt ya looi (FEA) acï wëu bï kek ya nyaai në luɔɔi de AA yic ya nyuɔɔth.
Cï të cenë ye luɛɛl thïn në athör thɛɛr yiic, ke Ni(OH)2 ee kë ye käŋ cɔk loi röt ku ye luɔɔi path nyuɔɔth tënë COR, ku na yïn ya, ke Ni(OH)2-NS13,14 acï ya cak në thaa tueeŋ yic në dhöl yenë käŋ tääu në pïu yiic. Kä cï kek them aacï tän de β-Ni(OH)2 bɛ̈n nyuɔɔth, man cï ya yök në kë yenë käŋ tïŋ në X-ray yic (XRD; Thura 2a), ku jɔl ya kä thi kor apɛi (thiɛkde: 2–3 nm, ciin de baŋ ciɛɛl: 20–50 nm) acï kek ya tïŋ në kä thi kor ye kek tïŋ në kä thi kɔ̈k peei yiic ku jɔl ya kä thi kor ye kek tïŋ në kä thi kɔ̈k peei yiic. (AFM) thëm (Kë cë juak thïn 2). Mɛ̈ɛ̈të yic de nanosheets acï bɛ̈n tïŋ ëyadɛ̈ në kë de tänden thiin koor.
a X-ray dïfrätïön pötörën Ni(OH)2-NS änd NïV-LDH-NS. FE, kë ye lɔ thïn, ku AA tɔ̈u ëmɛɛn në b Ni(OH)2-NS ku c NiV-LDH-NS në kä wääc yiic. Kä cï röt wuɔ̈ɔ̈c aye kä cï röt wääc nyuɔɔth ke käŋ kaa diäk cï röt them ye luui në kë töŋ ye käŋ cɔk loi röt. d HRTEM ïmägë öf nv-ldh-ns. Thëm bär: 20 nm. Thura de HAADF-STEM de NiV-LDH-NS ku kä thöŋ kenë yeen aye tɛ̈ŋ de Ni nyuɔɔth (mathiäŋ), V (mathiäŋ), ku O (mathiäŋ). Thëm kë: 100 nm. f Nï 2p3/2, g Ö 1 s, ku h V 2p3/2 XPS dätä öf Nï(OH)2-NS (tënë) änd NïV-LDH-NS (tënë). i FE ku j aye AA ye luui në käŋ kaa rou ye käŋ cɔk loi röt në 7 yiic. Kä cï röt wuɔ̈ɔ̈c aye kä wääc ke thëm lääu kaa diäk nyuɔɔth ke luui kë töŋ ye käŋ cɔk loi röt ku kaa tɔ̈u në 10% yic. Kä cï yök ke a–c ku f–j aye keek bɛ̈i në wereek ke kä cï yök yiic.
Ku ëcï thëm de Ni(OH)2-NS ë COR. Në luɔɔi de thëm de thëm de thëm de thëm, ɣok acï 80% FE de AA yök në thëm thiin koor (1.5 VRHE) ke cïn OER (Thöŋ 2b), ye nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke COR ee thëm de thëm dït apɛi yök në OER thëm thëm de anodic. Kë tueŋ ye bɛ̈n bei thïn acï yök ke ye kën ë gël ë pïu (GA) keke FE de 3%. Të tɔ̈u ë kä cï yök ke pïu ë thäät (SA), pïu ë thäät (MA), ku pïu ë thäät (OA) acï keek them ëya dɛ̈t në HPLC (tïŋ Thura 3 ë thäät ë thäät ë thäät). Acïn acid cï yök në kë cï looi yic, ye lueel lɔnadɛ̈ ke carbonate alë bï looi ke ye kë cï looi ke ye C1. Acän ba kën them, kë ye cɔla karaba cï thöl në 0.4 M cyclohexanone acï tääu në pïu yiic ku kä cï bɛ̈n bei thïn ke aliir aacï keek tëëk në Ca(OH)2 yic. Kë cï bɛ̈n bei thïn, kë cï yök acï bɛ̈n ke cï riääk, ye luɔɔi de carbonate nyuɔɔth të cïnë karaba thök. Ku na yïn ya, në kë cenë mac ëbɛ̈n ya yök në thɛɛr ke pïu yiic (Thiɛ̈ŋ 2b, c), ke tɔ̈c de carbonate ee tɔ̈ piiny ku ka ril yic bï ya thɔ̈ɔ̈ŋ. Në ye mɛn, ke kä kɔ̈k ke C2-C5 alëu bïk ya cak ëyadɛ̈, ku thööŋden acïï lëu bï ya thɔ̈ɔ̈ŋ. Na cɔk ciin de kä cï kek cak ya rilic apɛi bï kek ya thɔ̈ɔ̈ŋ, ke 90% de ciin de kä cï kek cak kedhiɛ aye nyuɔɔth ke käjuëc ke luɔɔi de karaba acï kek ya yök, man ye dhöl benë käŋ ya deetic apath. Acän kë tɔ̈u piiny ëmɛn (20 mA cm-2), kë cï yök tën AA aye 97 μmol cm-2 h-1 (Thiɛ̈ŋ 2b), thöŋ keke 19 mmol h-1 g-1 ye rot gɛɛi në kä juëc cï keek tääu thïn ke kë ye käŋ cɔk loi röt (5 mg cm-2), ye tɔ̈u piiny apɛi në kë ye käŋ cɔk loi röt (1 m-1 m-3) Na cï riɛl cï luɔ̈ɔ̈i rot juak tënë 1.5 agut cï 1.9 VRHE, naa cak tɔ̈u ke thëm de käŋ abɛ̈n cï rot juak (jɔɔk në 20 agut cï 114 mA cm−2), anɔŋ kë cï rot juak në AA FE yic në thaar töŋë, jɔɔk në 80% agut cï 42%. Dhiɛ̈n de FE në kä juëc ke piath ee rot looi në kë de mëën de OER. Në 1.7 VRHE yic, mëën de OER ee AA FE cɔk lɔ piny amääth, ku ëya dɛ̈t ee luɔɔi de AA cɔk lɔ piny amääth ke dït de thëm de käŋ ëbɛ̈n ëmɛn. Ku na yïn ya, ke thëm de AA acï rot juak në 16 agut cï 48 mA cm-2 ku luɔɔi de AA acï rot juak (jɔɔk në 97 agut cï 298 μmol cm-2 h-1), ke riɛl dïït cï juak thïn acï bɛ̈n nyaai (2.5 W h gAA-1 acï rot juak në 1.5 agut cï 1.9 VR në CO2 yic). gAA−1 (kä juëc ke yup aye keek gaam në Kë cï Gɔ̈t 1 yic). Kë cï kɔn tïŋ wënthɛɛr ke OER ke ye raan mëën kenë COR në kä juëc ke anodic yiic ee thöŋ kenë wël cï kek lueel wënthɛɛr ku ye kä ril yiic kedhiɛ nyuɔɔth agonë ​​luɔɔi de AA ya cɔ̈kpiny14,17.
Ku bï Ni(OH)2-NS-ye tɔ̈ në COR yic ya cak, ke ɣok acï thɛɛr ëke tɔ̈ thïn ya caath. Ɣok acï thök ë 473 cm-1 ku 553 cm-1 tïŋ në kä cï bɛ̈n bei në thëm de Raman yic (Kë cï juak thïn de 4), ye thöŋ kenë thök ku thök de Ni3+-O cï mat në NiOOH yic, në tök. Acï gɔ̈t ke NiOOH ee kë cï bɛ̈nbei tënë Ni(OH)2 ku mɛ̈ɛ̈të yic de Ni(OH)O në kä ye röt looi yiic, ku yenë kee kë thiekic apɛi në kë yenë käŋ cɔk lɔ tueŋ yiic. Ku na yïn ya, ke ɣok aa ŋɔ̈ɔ̈th lɔn bï dhöl de yïknhial de Ni(OH)2 në NiOOH yic ya lac looi ago luɔɔi de COR ya juak.
Acuk them buk Ni(OH)2 ya cɔ̈kpiny në adit wääc yiic në kë cenë yen ya tïŋ ke cɔ̈kpiny de heteroatom ee yïŋ de käŋ ya cɔk loi rot në adit wääc yiic. Kä cï them aacï keek looi në tɛ̈ɛ̈u ë Ni ku kën rou de adit tueŋ. Në kä wääc ke adit cï keek cɔ̈kpiny, kä cï keek cɔ̈kpiny ke V (V: Ni atomic thööŋ 1:8) (ye cɔl NiV-LDH-NS) acï thëm dït apɛi nyuɔɔth në COR yic (Kë cï juak thïn Thura 5) ku kë thiekic apɛi, AA FE dït apɛi në awër dït lëu bï rot looi. Në ye mɛn, ke tɔ̈ piiny (1.5 VRHE), ke thëm de NiV-LDH-NS në yemɛɛn acï bɛ̈n ya dït apɛi në thɛɛr kaa 1.9 awär Ni(OH)2-NS (39 ku 20 mA cm−2), ku AA FE aye thɔ̈ɔ̈ŋ në kä ye käŋ cɔk loi röt kedhiɛ (83% ku 80%). Në kë de dït de pïu tɔ̈ në yemɛɛn ku thöŋ de FE AA, ke luɔɔi de NiV-LDH-NS ee dït apɛi në thɛɛr kaa 2.1 awär Ni(OH)2-NS (204 ku 97 μmol cm−2 h−1), ye luɔɔi de V nyuɔɔth në pïu tɔ̈ në yemɛɛn në thɛɛr lik yiic (Thöŋ 2).
Ke juɛ̈k-juɛ̈k de riɛl cï luɔ̈ɔ̈i (cït mɛn, 1.9 VRHE), thëm de thëm de NiV-LDH-NS ee 1.5 në thɛɛr juëc awär thëm de Ni(OH)2-NS (170 ku 114 mA cm−2), ku juɛ̈k-juɛ̈k ee thöŋ ke thëm de thëm tɔ̈u piiny (1.9 thëm dït). Cï të ŋic yen thïn, NiV-LDH-NS acï AA dït apɛi muk (83%) ku OER acï tääu piny apɛi (O2 FE 4%; Thura 2c), cï Ni(OH)2-NS tiaam ku cï lueel wënthɛɛr ke kä ye käŋ cɔk loi röt keke AA FE tɔ̈u piiny apɛi në kä juëc ke anodic (Kë cï juak thïn 1). Në kë de FE dït de AA në awëër dït yic (1.5–1.9 VRHE), ciin de AA ë 867 μmol cm-2 h-1 (thöŋ ke 174.3 mmol g-1 h-1) acï yök të nɔŋ 1.9 VRHE, ye luɔɔi puɔth nyuɔɔth në ajuɛɛr de karaba yic. thöŋ ke thööŋ de thëm de thëm de NiV-LDH-NS (Kë cï juak thïn. 6).
Ku bï thëm de thëm dït de yemɛɛn deetic ku thëm de FE dït apɛi në thëm dït de thëm de Ni(OH)2 kenë V, ɣok acï thëm de NiV-LDH-NS ŋic. Kä cï bɛ̈n bei në XRD yic aacï nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke gɛ̈ɛ̈r de V acï gɛ̈ɛ̈r de thɛɛr ke β-Ni (OH)2 bɛ̈n looi agut cï α-Ni (OH)2, ku ka cïn kä thiääk kenë V cï kek yök (Thöŋ. 2a). Kä cï kek yök në HRTEM yic aye nyuɔɔth ke NiV-LDH-NS ee kä thi kor ke Ni(OH)2-NS lööm ku ka nɔŋ kä thöŋ kenë kek (Thöŋ de 2d). Thëm de AFM acï kä juëc ke mɛ̈ɛ̈t yic de kä thi kor nyuɔɔth, ku kän acï thëm de thiɛkde thɔ̈ɔ̈ŋ ke ye 7 nm (Kë cï juak thïn në Thura 7 yic), man ye dït apɛi në Ni(OH)2-NS (thiɛkden: 2–3 nm). Cɛɛth de kä ye mac tɛkpiny ke X-ray (EDS) acï kä ye piny nyuɔɔth (Thoŋ 2e) acï nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke käke V ku Ni aacï keek tɛkpiny apuɔth në kä thi kor yiic. Acän ba käke karaba ke V nyuɔɔth ku kä ye röt looi në Ni yic, ɣok acï käke karaba ke X-ray luɔ̈ɔ̈i (XPS) (Thöŋ 2f–h). Ni(OH)2-NS acï kä ye röt wïïc nhial ke Ni2+ nyuɔɔth (kë tɔ̈u nhial de diäär tɔ̈u nhial në 855.6 eV, nhial tɔ̈u nhial në 861.1 eV, Thura 2f)25. O 1 s XPS ë thëm de Ni(OH)2-NS alëu bï tek yic në thëm kaadiäk, në thëm ë thëm ë 529.9, 530.9 ku 532.8 eV aye keek yök tënë aliir ë thëm (OL), akutnhom ë pïu (Ni-OH) ku aliir ë thëm ë thëm ë thëm ë thëm (O 2g)26,27,28,29. Na cï V cɔ̈kpiny, ke V 2p3/2 nhom acï bɛ̈n tuɔ̈l, man lëu bï ya tɛ̈ɛ̈k yic në nhom kaadiäk tɔ̈ në 517.1 eV (V5+), 516.6 eV (V4+) ku 515.8 eV (V3+), në thöŋden, ye nyuɔɔth ke V tɔ̈ në dhöl dït yic ee tɔ̈ në (Thöŋ de 1). 2h)25,30,31. Në ye kënë yic, ke Ni 2p tɔ̈ nhial në 855.4 eV në NiV-LDH-NS yic acï rot waar ke cïï piath (në ciin de 0.2 eV) të thööŋë yen kenë Ni(OH)2-NS, ye nyuɔɔth ke käke mac aye keek lɛɛr në V yic agut cï Ni. Kë thiääk kenë Ni cï tïŋ të cïnë V cɔ̈kpiny acï thöŋ keke Ni K-edge X-ray cï yök thiääk kenë kën yenë käŋ tïŋ (XANES) cï bɛ̈n bei (tïŋ “V cɔ̈kpiny ee kë ye käŋ cɔk tɔ̈u piiny cɔk tɔ̈u piiny” abak tɔ̈u piiny ëtënë në wël juëc yiic). NiV-LDH-NS ke COR cï tɔ̈ɔ̈u në 1 h acï looi ke ye NiV-LDH-POST ku acï thɔ̈ɔ̈ŋ ëbɛ̈n në luɔɔi de thëm de thëm de thëm de thëm, thëm de EDS, thëm de X-ray, thëm de thëm de Raman, ku thëm de XPS (Kë cï juak thïn de thëm de 8 ku 9). Kä ye käŋ cɔk loi röt acï döŋ ë ke cï ke yiic mat kenë kä thi kor ke kä thi kɔ̈k peei (Kë cï juak thïn në Thura 8a–c yic). Kë cït kën ye nyuɔɔth acï lɔ piny ku kë tɔ̈u thïn V acï lɔ piny acän V cï lɔ aɣeer ku yïŋ de kë ye käŋ cɔk loi rot (Kë cï juak thïn Fig. 8d–f). XPS spectra acï nyuɔɔth ke thök de V thök de riɛl (Kë cï juak thïn Fig. 9), cï tääu në V thök de thök. Në ye kënë yic, O 1s thëm de thëm de thëm (Kë cï juak thïn. 9d) ku thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm (EPR) (Kë cï juak thïn de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm) acï nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke thëm de aliir tɔ̈u në NiV-LDH-NS yic acï rot juak në 1 h de thëm de thëm de thëm, lëu bï thëm de thëm de thëm de Nipp ë thëm de Su2p rac bɛ̈i. 9 ku 10 tën kë juëc) 26,27,32,33. Ku na yïn ya, ke NiV-LDH-NS acï rot waar amääth në 1 h de COR cök.
Ku bï luɔɔi thiekic de V ya cɔk ŋic në COR yic, ɣok acï käjuäc ke NiV-LDH ya määt yiic kenë käjuëc wääc ke V:Ni (1:32, 1:16, ku jɔl ya 1:4, cï kek ya looi ke ye NiV-32, NiV-16, ku jɔl ya NiV-4, në tökic) ke cie 1:8 në dhöl töŋ kënë yic. Kä cï kek yök në EDS yiic aye nyuɔɔth ke V:Ni atomic në kë yenë käŋ cɔk loi röt acï thiääk kenë kë cï rot looi (Kë cï juak thïn në Thura 11a–e yic). Na cï V rot juak, ke riɛl de V 2p ee rot juak, ku riɛl ye tɔ̈ në Ni 2p yic ee rot juak në baŋ rac yic (Kë cï juak në Fig. 12 yic). Në ye thaa kënë yic, ke thööŋ de OL acï rot juak amääth. Kä cï bɛ̈nbei në thëm de kä ye röt looi yiic aye nyuɔɔth ke OER alëu bï ya gël apath agut cï të cenë V thök (V: Ni atomic thööŋ de 1:32), ke O2 FE ye lɔ piny në 27% agut cï 11% në 1.8 VRHE të cïnë V thök (Kë cï juak thïn. 11f). Ke thööŋ de V:Ni juak rot në 1:32 agut cï 1:8, ke luɔɔi de kä ye röt looi acï rot juak. Ku na yïn ya, ke thök de V ë thök (V:Ni ratio de 1:4), ke thök de thök ëmɛn acï lɔ piny, man ye ɣok thɔ̈ɔ̈ŋ ke ye kën ë thök de thök de ɣän ke Ni tɔ̈ thïn (cïmën de thök de NiOOH tɔ̈ thïn; Fig. 11f ë thök). Në kë cenë V ya cɔ̈kpiny ku bï ɣän yenë Ni ya tɔ̈ɔ̈u thïn, ke kë ye käŋ cɔk loi röt kenë V:Ni yenë 1:8 looi acï luɔɔi dït apɛi de FE ku AA ya nyuɔɔth në thëm de V:Ni yic. Agonë ŋic man ye V:Ni ratio döŋ ke cïï rot waar të cenë karaba thök, ke kä cï kek ya looi në kä ye kek cɔk loi röt acï kek ya kiɛ̈ɛ̈t. Kä cï bɛ̈n bei aaye nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke kä ye käŋ cɔk loi röt nɔŋ thööŋ tueŋ de V:Ni jɔɔk në 1:16 agut cï 1:4, thööŋ de V:Ni acï lɔ piny agut cï 1:22 të cïnë kë cï looi thök, lëu bï ya kën ë thök de V në kë de yïŋ de kä ye käŋ cɔk loi röt (Kë cï juak thïn Fig. 13). Nyic lɔnadɛ̈ ke thööŋ de AA FEs aacï keek tïŋ naa cï thööŋ de V:Ni thöŋ wala wär 1:16 (Kë cï juak thïn Fig. 11f), lë bï lueel në yïŋ de kë ye käŋ cɔk loi rot cï bɛ̈n bei në thööŋ de V:Ni në kä ye käŋ cɔk loi röt ye luɔɔi de kë ye käŋ cɔk loi röt nyuɔɔth.
Ku bï ŋoot ke ŋic yicthiɛk de V-cï waar Ni(OH)2 në gɛ̈r de luɔɔi de COR, ɣok acï dhɔ̈l kɔ̈k kaa rou ke thëm looi bï V tääu në käke Ni(OH)2-NS yiic. Töŋ de kek ee dhöl yenë käŋ liääp, ku kë cï them aye cɔl NiV-MIX; ku dɛ̈t ee kueer de thëm de thëm de thëm, ku kë cï them aye cɔl NiV-SP. Kä juëc ke thööŋ aye keek bɛ̈i në bak de Kuɛɛr ke luɔi. SEM-EDS ë thööŋ acï nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke V acï tiɛ̈m apuɔth në Ni (OH) 2-NS nhom de käŋ kaa rou (Kë cï juak thïn Thura 14). Kä cï bɛ̈n bei në thëm de karaba yic aye nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke 1.8 VRHE, AA ë thëm de karaba ë NiV-MIX ku NiV-SP ë thëm de karaba ee 78% ku 79%, ë tök, keek kedhiɛ aye nyuɔɔth lɔn nɔŋ kek thëm dït apɛi awär Ni(OH)2-NS (51%). Ku ëya dɛ̈t, OER tɔ̈ në NiV-MIX ku NiV-SP ë pïu yiic acï tääu piny (FE O2: 7% ku 2%, ë tök) të thööŋë yen ke Ni(OH)2-NS (FE O2: 27%). Kä cï bɛ̈n bei kënë aye kë puɔth de V ë gɛ̈ɛ̈r de Ni(OH)2 në OER gël (Kë cï juak thïn Fig. 14) nyuɔɔth. Ku na yïn ya, ke tɔ̈c de kä ye käŋ cɔk loi röt acï bɛ̈n riääk, man cï rot bɛ̈n ya nyuɔɔth në thök de FE AA në NiV-MIX yic agut cï bï ya ciin de 45% ku në NiV-SP yic agut cï bï ya ciin de 35% në thɛɛr kaa dhorou ke COR yiic, man ye yen nyuɔɔth ke wïc bï dhɔ̈l path ya lööm agonë ​​V ya cɔk tɔ̈ ke cïï rot ye waar, cïmën de NiOH Nittice në- kë ë thäät ë luɔi kënë yic.
Ku ɣok aacï tɔ̈c de Ni(OH)2-NS ku NiV-LDH-NS thɔ̈ɔ̈ŋ ëyadɛ̈ në tɛ̈ɛ̈u ë COR në thɛɛr juëc yiic. Kë cï rot looi acï looi në 1 h në thëm tökic ku kën ë thëm acï waar në thëm tökic. Në thök ë thök ë 7, FE ku AA ë luɔi ë Ni(OH)2-NS acï dhuk piny në 50% ku 60%, ë thök, ku thök ë OER acï tïŋ (Thiɛ̈ŋ 2i, j). Në thök de thök de thök, ɣok acï thök de thök de thök de thök (CV) de kä ye käŋ cɔk thök tïŋ ku tïŋku lɔnadɛ̈ ke thök de thök de Ni2+ acï lɔ piny amääth, ye nyuɔɔth ke thök de thök de redox de Ni nyuɔɔth (Kë cï juak thïn Fig. 15a–c). Kenë juɛ̈k-juɛ̈k de Ni cation tɔ̈ në pïu yiic në thɛɛr ke pïu yiic (Kë cï juak thïn Fig. 15d), ɣok aye luɔɔi de riääk (cït mɛn de FE ku AA tɔ̈ piiny) tääu në pïu yiic ke Ni tënë kë ye pïu cɔk bɔ̈ bei, ku ye kë dït apɛi de Ni foamed substrate nyuɔɔth ye luɔɔi de OER nyuɔɔth. Në thööŋ, NiV-LDH-NS acï thök de FE ku AA ë luɔi cɔk tɔ̈u piny agut cï 10% (Thöŋ 2i, j), ye nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke V ë gɛ̈ɛ̈r acï Ni ë thök ë luɔi gël (Thöŋ 15d ë thök). Acän ba kë cï juak de V de cökpiny deet yic, wɔ cï yup de käke wël looi. Cï të cenë ye luɛɛl thïn në athör thɛɛr cï kek gɔ̈t yiic34,35, ke enthalpy ye rot waar në ajuiɛɛr de adit yiic në baŋ de adit yiic alëu bï ya luui në yen ke ye kë lëu bï ya thɔ̈ɔ̈ŋ agonë ​​adit ya cɔk tɔ̈ apath. Ku na yïn ya, ke wɛ̈ɛ̈r de pïu ë Ni (100) në pinynhom de Ni(OH)2-NS ku NiV-LDH-NS (NiOOH ku NiVOOH, në tökic) acï kek ya thɔ̈ɔ̈ŋ (käjuëc ke yïŋ de löŋ acï kek ya guiir në Thura 2 yic). Aguiɛɛr de tɛ̈ɛ̈k de Ni tënë NiOOH ku NiVOOH acï nyuɔɔth (Kë cï juak thïn. 17). Wëu ke riɛl yenë Ni cɔk tɔ̈ në NiVOOH yic (0.0325 eV) ee dït apɛi në kë tɔ̈ në NiOOH yic (0.0005 eV), man ye nyuɔɔth ke V yenë käŋ waar yiic ee tɔ̈c de NiOOH cɔk tɔ̈ apath.
Acän ba kë ye OER gël në NiV-LDH-NS yic cɔk ye yic, ke ye kën dït apɛi de anodic, kä wääc ke käke karaba (DEMS) acï looi bï kä ye röt gɛɛi në O2 looi në kä wääc yiic. Kä cï bɛ̈n bei aa cï nyuɔɔth lɔn nadë ke tɔ̈u ë pïu ë pïu yiic, O2 tɔ̈ në NiV-LDH-NS acï bɛ̈n në thɛɛr ë jɔ̈k ë 1.53 VRHE, ë ke tɔ̈ piiny amääth në O2 tɔ̈ në Ni(OH)2-NS (1.62 VRHE) (Kë cï juak thïn ë 18). Kë cï bɛ̈n bei kënë acï nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke OER ee NiV-LDH-NS gël në thɛɛr ke COR yiic alëu bï ya kë cïï tɔ̈ në kë de luɔɔi de OER tɔ̈ piiny, man ye thöŋ kenë thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm (LSV) cï gɔ̈ɔ̈r në NiV-LDH-NS awär kë tɔ̈ në Ni(OHcylementary. Na cï cyclohexanone bɛ̈n cak, ke gääu de O2 (man lëu bï ya kë de piath de COR) acï FE dït de AA bɛ̈n guiir në ɣän tɔ̈ piiny yiic. Kë thiekic apɛi, ee jɔ̈k de OER tɔ̈ në NiV-LDH-NS yic (1.73 VRHE) ee gääu apɛi në thɛɛr ke Ni(OH)2-NS (1.65 VRHE), man ye thöŋ kenë FE dït de AA ku FE tɔ̈ piiny de O2 në NiV-LDH-NS në kä juëc lëu bïk röt looi (Thöŋ 2).
Acän ba kä ye V cɔk loi röt ya deetic apath, ɣok acï OER ku COR ya caath në Ni(OH)2-NS ku NiV-LDH-NS në them de Tafel den. Alëu bï ya ŋic ke tɔ̈c tɔ̈ në yemɛɛn në ɣän ke Tafel ee rot looi në kë de tɔ̈c de Ni2+ agut cï Ni3+ në thɛɛr ke thëm de LSV yiic tënë tɔ̈c tɔ̈ piiny agut cï tɔ̈c dït. Ku bï thök de Ni2+ thök ë thëm de COR Tafel thök, ɣok acï thök ë thök ë 1.8 VRHE ë 10 min ku jalku thëm de LSV looi në dhöl de thëm de thök, ie, jɔɔk në thök dït agut cï thök thök (Kë cë juak thïn Fig. 20). LSV thɛɛr cï thɔ̈ɔ̈ŋ acï juiir ke 100% iR thɔ̈ɔ̈ŋ bï Tafel thɔ̈ɔ̈ŋ yök. Në kë cïn kën ye cɔl cyclohexanone, ke kën ye cɔl Tafel de NiV-LDH-NS (41.6 mV thök-1) acï tɔ̈u piiny awär Ni(OH)2-NS (65.5 mV thök-1), ye nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke OER kinetics alë bï cɔk dït në cökpiny de V (Kë cï juak thïn. 20c). Ke thök ë jɔ̈k de cyclohexanone, ke thök de Tafel de NiV-LDH-NS (37.3 mV thök-1) acï tɔ̈ piiny awär thök de Ni(OH)2-NS (127.4 mV thök-1), ye nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke V cï waar anɔŋ kë nyic apɛi ke COR të thööŋë yen kenë OER. Kä cï bɛ̈n bei kënë aye nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke V cï rot waar ee OER cɔk loi rot agut cï të dɛ̈t, ee COR kinetics lac looi, ku ye FE de AA juak.
Në kë bïnë kä ye röt looi në V tɔ̈ nhial de V yic deetic në luɔɔi de FE ku AA yic, ɣok acï ɣok nhïïm wɛl në kuɛ̈n de ajuɛɛr yic. Kä kɔ̈k cï kek lueel wënthɛɛr acïk ya nyuɔɔth ke cɔ̈kpiny de heteroatom alëu bï kä ye röt looi ya tekic ku bï ɣän tɔ̈ në pinynhom ya juak (EAS), ku bï ciin de ɣän tɔ̈ thïn ya juak ku bï luɔɔi de kä ye röt looi ya cɔ̈kpiny36,37. Ku bï kë lëu bï rot looi kënë ya thiëëc, ɣok acï thëm de ECSA looi ke këc thök ku thök ë luɔi de karaba, ku kë cï bɛ̈n bei thïn acï nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke ECSA de Ni (OH) 2-NS ku NiV-LDH-NS aake thöŋ (Kë cï juak thïn.
Cï tɛ̈n cenë ye luɛɛl thïn në ŋïny cï gam yic, ke Ni(OH)2-ye miääu cɔk lɔ tueŋ apath, ke Ni(OH)2 ee lac määr ku jɔl ya käjuëc kɔ̈k peei ye kek cɔk määr ku ka ye kek dhuɔ̈kciɛ̈ɛ̈n në NiOOH yic në dhɔ̈l kɔ̈k peei yiic. NiOOH cï looi ee luui cït mɛn de COR ye yic looi bï aliir ku käke karaba nyaai tënë käke nucleophilic në kuɛɛr ke kïïmkol bï kä cï röt looi ke oxidated looi 20,41. Ku na yïn ya, ke ka cï ya lueel në yemɛɛn ke na cɔk NiOOH ya dhuɔ̈kciɛ̈ɛ̈n, ke ka lëu bï ya kë yenë miääu cɔk lɔ tueŋ (RDS) ago miääu ya tääu në Ni(OH)2 kɔ̈u, cïmën cenë ye lueel në athör cï kek piac ya gɔ̈t yiic, ke miääu yenë Ni3+ miääu tääu në pïu yiic alëu bï ya rot looi yetök në dhöl yenë miääu cɔk lɔ tueŋ në Ni42+ yiic. Cï gɔ̈t në kuɛ̈n de käke luɔi cï lueel në athör töŋë yic, ɣok acï pïu ke pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu (C4H6N2Na2O2 8H2O) luɔ̈ɔ̈i ke ye kën ë thëm de pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë Ni2+ ë cak ë Ni3+ ë thök ë COR (Kë cï juak thïn No2 ku Fig3). Kä cï bɛ̈n bei aa cï Ni2+ nyuɔɔth, ku ye nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke thök de NiOOH ku thök de Ni(OH)2 acï röt looi në thaa tökic në thɛɛr ke luɔi de COR. Ku na yïn ya, ke luɔɔi de kä ye käŋ cɔk lɔ tueŋ alëu bï ya pëk në tɛ̈n yenë Ni(OH)2 rot dhuɔ̈kciɛ̈ɛ̈n në NiOOH yic. Cï tɛ̈n cenë ye luɛɛl thïn në ye löŋ kënë yic, ke ɣok acï bɛ̈n ya thiëëc në tɛ̈n benë V ya cɔ̈kpiny ago Ni(OH)2 ya cɔk tɔ̈ piiny ku bï COR ya cɔk piath.
Ɣok acï dhɔ̈l tueŋ ke Raman luɔ̈ɔ̈i bïk nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke NiOOH yenë kee kën luui tënë COR në Ni(OH)2-NS ku NiV-LDH-NS në tïŋ de luɔɔi de NiOOH në kä puɔth lëu bïk röt looi ku thök de thök de thök de thök de thök de thök de thök ( 3a). Në yekënë cök, ke luɔɔi de NiV-LDH-NS cï bɛɛr looi acï luɔɔi de Ni(OH)2-NS waan, cïmën cenë ye nyuɔɔth në jäl de Ni3+–O Raman. Ku ëcï nyuɔɔth lɔn ye NiV-LDH-NS tɔ̈ ke cïn kë puɔth lëu bï NiOOH looi të thööŋë yen ke Ni(OH)2-NS në tɔ̈u wala tɔ̈u ë tɔ̈u ë tɔ̈u ë tɔ̈u ë tɔ̈u ë tɔ̈u ë tɔ̈u ë tɔ̈u ë tɔ̈u ë tɔ̈u ë tɔ̈u ë tɔ̈u ë tɔ̈u ë tɔ̈u ë tɔ̈u (Thöŋ 3b, c ku Thöŋ ë 4c, d). Cï ŋic, luɔɔi dït apɛi de OER de NiV-LDH-NS acï kä juëc ke pïu yök ke tɔ̈u në thëm de Raman nhom tueŋ, ye Raman tɔ̈u nhial në 1.55 VRHE cɔk jäl (Kë cï juak thïn Thura 4d). Cït mɛn cenë ye lueel në kë cï yök në DEMS yic (Kë cï juak thïn në Thura 18 yic), ke thɛɛr ke tɔ̈c tɔ̈ në thɛɛr lik yiic (VRHE < 1.58 tënë Ni(OH)2-NS ku VRHE < 1.53 tënë NiV-LDH-NS) ee rot lac looi në kë de yïŋ de Ni2+ ions ke cie tɔ̈c de OER në abc yic. Ku na yïn ya, ke thök de thök de Ni2+ në LSV yic ee ril awär thök de NiV-LDH-NS, ku ye nyuɔɔth ke thök de V ee NiV-LDH-NS gäm riɛl bï rot bɛɛr looi (tïŋ Fig. 19 de thök de thök de thök).
a Në thɛɛr ke tɔ̈c ke Ni(OH)2-NS (ciëën) ku NiV-LDH-NS (ciëën) në thɛɛr ke OCP yiic ke cïn kë cï tääu në 1.5 VRHE yic në 0.5 M KOH ku 0.4 M ë thɛɛr ke 60 s. b Në ɣän ke Raman ke Ni(OH)2-NS ku c NiV-LDH-NS në 0.5 M KOH + 0.4 M cyclöhëxanön në ɣän wääc yiic. d Në thɛɛr ke XANES ë thëm de Ni (OH) 2-NS ku Niv-LDH-NS në Ni K-edge në 0.5 M KOH ku e 0.5 M KOH ku 0.4 M cïklöhëxänön. Kë cï tääu thïn ee ɣän cï kek juak yiic nyuɔɔth në kaam de 8342 ku 8446 eV. f Käk tɔ̈u ë Ni yic në Ni(OH)2-NS ku NiV-LDH-NS në ɣän wääc yiic. g Në thɛɛr ke Ni EXAFS ke NiV-LDH-NS tueŋ ku thök de tɛ̈ɛ̈u de mɛ̈c në ɣän wääc yiic. h Käk ë thööŋ ë Ni(OH)2-NS ku NïV-LDH-NS. Në nhial: Në Ni(OH)2-NS yic, ke tɛ̈ɛ̈k de Ni(OH)2-NS agut cï NiOOH ee luui cïmën de RDS, ku cyclohexanone ee Ni dït apɛi cɔk tɔ̈ piiny në kuɛɛr ke kïïmkol yiic ago Ni tɔ̈ piiny ya muk ago AA ya cak. Tënë piny: Në NiV-LDH-NS, kueer de cökpiny ee rot looi në V cökpiny, ye RDS bɛ̈i tënë kueer de cökpiny agut cï kueer de kïïm. i Riɛl ë Gibbs ë lääu ë nhom ee rot waar të cïnë Ni(OH)2-NS ku NiV-LDH-NS bɛɛr yïk. Kä cï keek yök ke aj ku i aye keek bɛ̈i në file de kä cï keek yök yiic.
Acän ba tän de käke atomic ku käke karaba thiëëc në thɛɛr yenë käŋ cɔk tɔ̈u piny, ɣok acï käke X-ray looi në käke thëm (XAS), cï adit riliic apɛi bɛ̈i bïnë käke Ni tïŋ në kuɛɛr kaa diäk cï röt kuanycök: OER, tuɔɔm de cyclohexanone, ku COR (këde OCP liepthok). Thura ee K-ciëën XANES ë Ni nyuɔɔth ke nɔŋ riɛl dït apɛi tueŋ ku thök ë tɔ̈ɔ̈u de pïu ë pïu (Thöŋ 3d, e). Në thöŋ de riɛl, riɛl de thök de NiV-LDH-NS ee kë puɔth apɛi awär riɛl de Ni(OH)2-NS (Thöŋ 3d, e, cï tääu thïn). Kë ciɛɛl de Ni tɔ̈u në këriɛ̈ɛ̈c yic aye thɔ̈ɔ̈ŋ në thäm cï mat ke thöŋ ke XANES spectra ku dhukciëën de Ni K-edge ye riɛl dɔm (Thuɔ̈ɔ̈r 3f), keke kën ye nyuɔɔth cï lööm tën kä cï gɔ̈t (Kë juak thïn Thura 23)43.
Në kueer tueeŋ yic (ke këc thök në luɔɔi de OER; Thura 3f, në baŋ ciɛɛm), në riɛl de kë këc bɛɛr looi (<1.3 VRHE), tän de Ni në NiV-LDH-NS yic (+1.83) ye tɔ̈ piiny amääth në Ni(OH+2) yic. gɛ̈ɛ̈r de electron tënë V agut cï Ni, ye thöŋ ke kë cï lueel nhial de XPS cï bɛ̈n bei (Thöŋ 2f). Na cï riɛl thök ë thök ë thök (1.5 VRHE), ke thök ë thök ë Ni në NiV-LDH-NS (+3.28) ee thök ë thök ë thök ë Ni(OH)2-NS (+2.49) nyuɔɔth. Në thɛɛr juëc yiic (1.8 VRHE), ke tɔ̈c de Ni cï yök në NiV-LDH-NS (+3.64) ee dït apɛi në tɔ̈c de Ni (OH)2-NS (+3.47). Cï tɛ̈n cenë ye luɛɛl thïn në wël cï kek piac ya lueel yiic, ke ajuiɛɛr kän ee thöŋ kenë luɔɔi de Ni4+ në luɔɔi de Ni3+xOOH1-x yic (Ni3+x ee kë cï liääp kenë Ni3+ ku Ni4+), man cï ya nyuɔɔth wënthɛɛr ke ye luɔɔi de miääu cɔk lɔ tueŋ apath. Ku na yïn ya, ke luɔɔi path de NiV-LDH-NS në COR yic alëu bï ya tɔ̈ në kë cenë yen ya cɔk tɔ̈ piiny ago käjuëc ke Ni ya cak.
Në kueer de rou yic (jɔ̈k de kë ye cɔl cyclohexanone të cïnë kë cï liep thok, Thura 3f), tän de Ni në kä ye käŋ cɔk loi röt yiic kedhiɛ acï lɔ piny apɛi, man ye thöŋ kenë tɛ̈n yenë Ni3+xOOH1-x dhuɔ̈kciɛ̈ɛ̈n në kë ye cɔl Ni3+xOOH1-x, man ye thöŋ kenë kä cï kek yök në tän de Raman yic ku jɔl ya tän de Nico). tɔ̈u tueŋ (kë tueŋ tɔ̈u në riɛl tɔ̈u piiny), ye nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke ajuɛɛr de redox de Ni tën Ni3+xOOH1-x.
Në dhöl de diäk yic (luɔɔi de COR) në dhöl de COR yic (1.5 ku 1.8 VRHE; Thura 3f, cuëëc), ke tɔ̈c de Ni në Ni(OH)2-NS yic acï rot juak amääth (+2.16 ku +2.40), man ye tɔ̈ piiny apɛi në dhöl töŋ de dhöl tueeŋ yic (+2.47 ku +3). Kä cï bɛ̈n bei kënë aye nyuɔɔth ke të cenë COR tääu në pïu yiic, ke COR ee rot lac tääu në Ni2+ yic agut cï Ni3+x (cïmën de, Ni ye bɛɛr yïk) ke cie dhöl yenë NiOOH ku Ni(OH)2-NS tääu thïn, man ye Ni cɔk tɔ̈ në thɛɛr lik yiic. Ku na yïn ya, ke ɣok acï bɛ̈n thöl në luɔɔi ke Ni ye bɛɛr looi ke ye RDS në ajuiɛɛr de COR yic në Ni(OH)2-NS yic. Në thööŋ, ke NiV-LDH-NS acï käjuëc ke Ni ya muk apath (>3) në thɛɛr ke luɔɔi de COR yiic, ku käjuëc ke Ni acï bɛ̈n ya lɔ piny apɛi (ke cie 0.2) të thööŋë kek kenë dhöl tueeŋ cï ya tɔ̈ në dhöl töŋ kënë yic (1.65 ku jɔl ya 1.8 VRHE), man ye nyuɔɔth ke V ee Ni+ cɔk lɔ piny ago Ni3 ya cɔk lɔ piny. ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät. Kë cï juak në X-ray yic (EXAFS) acï kä cï bɛ̈nbei thïn bɛ̈n nyuɔɔth ëyadɛ̈ ke Ni–O (jɔɔk në 1.6 agut cï 1.4 Å) ku Ni–Ni(V) (jɔɔk në 2.8 agut cï 2.4 Å) cï röt mat të nɔŋ yen kë ye cɔl cyclohexanone. Kän acï thöŋ kek tɛ̈ɛ̈u ë Ni(OH)2 ë tɛ̈ɛ̈n ë NiOOH ku tɛ̈ɛ̈u ë NiOOH ë tɛ̈ɛ̈n ë thäät yiic në thäät yiic (Thöŋ. 3g). Ku na yïn ya, ke cyclohexanone acï thök de Ni(OH)2-NS bɛ̈n riɔ̈ɔ̈kic apɛi (tïŋ athör ë 4 ku athör ë 24 ago wël juëc ya ŋic).
Në thökde, në Ni(OH)2-NS (Thöŋ de 3h, nhial), dhöl ë thök ë Ni(OH)2 ë thök ë NiOOH alëu bï ya luui cït mɛn de RDS de thök ë luɔi de COR ke cie dhöl ë thök ë thök ë AA ë thök ë thök ë NiOOH. Në NiV-LDH-NS yic (Thiɛ̈ŋ de 3h, piiny), ke V yenë käŋ waar yiic ee käke Ni2+ cɔk lɔ tueŋ agut cï Ni3+x, ku ye NiVOOH lac looi (ke cie bï ya cam në käm yiic), man ye RDS cɔk lɔ tëde käm yiic. Acän ba yïŋ de Ni deetic cï looi në cɔ̈kpiny de V, wɔ cï kä juëc ke yup looi. Cït mɛn cïnë ye nyuɔɔth në Thura 3h yic, ɣok acï dhöl de yïknhial de Ni (OH) 2-NS ku NiV-LDH-NS thɔ̈ɔ̈ŋ. Akutnhïïm ke pïu tɔ̈ në Ni(OH)2-NS ku jɔl ya NiV-LDH-NS yiic aye kek nyaai në OH- në pïu yiic agokë aliir cie lac yök ya cak. Kä thöŋ ke kä ye röt looi në kïïmkol yiic aye käkë:
Wɛ̈ɛ̈r de riɛl ë Gibbs ë yïknhial de käŋ acï yup (Thöŋ 3i), ku NiV-LDH-NS (0.81 eV) acï wɛ̈ɛ̈r de riɛl ë Gibbs ë tɔ̈u ë nhom thiin koor nyuɔɔth awär Ni(OH)2-NS (1.66 eV), ye nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke V ë cɔ̈kpiny acï riɛl ë mac wïc tën yïknhial de Ni cuɔtpiny. Ayeku gam ke yïknhial de yïk alëu bï riɛl de COR ëbɛ̈n ya cɔk tɔ̈ piiny (tïŋ kuɛ̈n de dhöl yenë käŋ röt looi piiny ëtënë në wël juëc yiic), ku bï käŋ ya lac looi në thɛɛr juëc yiic.
Cɛɛth cï looi nhial ëtënë ee yen nyuɔɔth ke V ye rot waar ee Ni(OH)2 lac juiir, ku yenëka ye tɔ̈ ke juak rot ku, në thɛɛr kɔ̈k yiic, ke COR ee tɔ̈ në yemɛɛn. Ku na yïn ya, ke ɣän ke Ni3+x alëu bïk luɔɔi de OER ya cɔk tɔ̈ ëyadɛ̈. Tënë LSV cï thɔ̈ɔ̈ŋ ke cïn kën ye thɔ̈ɔ̈ŋ, acï nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke thëm de NiV-LDH-NS tɔ̈u ëmɛɛn ee dït apɛi awär thëm de Ni(OH)2-NS (Kë cï juak thïn. Ku na yïn ya, ke FE dït apɛi de AA awär FE de NiV-LDH-NS acïï lëu bï ya guiir apath në V gɛ̈ɛ̈r de käŋ yiic ye tɛ̈ɛ̈k de käŋ cɔk loi rot.
Aye gam ke tɔ̈ në aliiric yiic, ke tɛ̈n yenë karaba rot luɔɔi thïn ee löŋ de Langmuir–Hinshelwood (LH) kuanycök. Në thɛɛr kɔ̈k yiic, ke kä tɔ̈ piiny ku jɔl ya OH− anions aye röt mat në kä ye kek cɔk loi röt yiic, ku OH− cï kek määt yiic aye kek tääu në akuɔ̈tnhïïm ke hydroxyl yiic (OH*), man ye luui ëke ye kä ye mac cɔk lɔ tueŋ, man yenë dhöl cï kɔn ya nyuɔɔth në wël cï kek yup yiic. Ku na yïn ya, ke ciin de kä ye röt looi ku jɔl ya thööŋden (kä ye röt looi në tiɔpic ku jɔl ya OH−) alëu bïk kä ye röt looi ya mac në pinynhom, ku kän ee FE ku jɔl ya kä wïc kek ya riɔ̈ɔ̈kic14,48,49,50. Në këda yic, ɣok acï thɔ̈ɔ̈ŋ lɔnadɛ̈ ke kën dït apɛi cï yök në NiV-LDH-NS yic ee ajuɛɛr de COR kuɔɔny, ku në thööŋ, kën tɔ̈u piiny tɔ̈u në Ni(OH)2-NS yic ee ajuɛɛr de OER kuɔɔny.
Acän ba kë cï lueel nhial them, ɣok acï käŋ kaa rou ke thëm looi thiääk keke thëm de kä ye röt looi (C, cyclohexanone, ku COH−). Thëm tueŋ acï looi keke kën ye mac cɔk tɔ̈u (1.8 VRHE) në Ni(OH)2-NS ku NiV-LDH-NS kä ye käŋ cɔk loi röt keke kä wääc ke cyclohexanone C tɔ̈u thïn (0.05 ~ 0.45 M) ku kä cï röt waar ke COH− tɔ̈u thïn (0.5 M). Ku, FE ku AA ë luɔi acï keek yup. Në kë de NiV-LDH-NS ye käŋ cɔk loi röt, ke ruääi tɔ̈ në kaam de AA ku jɔl ya kë ye yök në pïu yiic C acï ya kë thöŋ kenë “kë ye mac tääu në pïu yiic” në dhöl de LH yic (Thiɛ̈ŋ de 4a), ku ye nyuɔɔth ke pïu juëc ye pïu dɔm aye mëën kenë OH− ye pïu dɔm. Ku tënë Ni(OH)2-NS, ke AA ee rot juak në rotde yic keke juɛ̈k-juɛ̈k de C de 0.05 agut cï 0.45 M, ye nyuɔɔth ke naa cak tɔ̈u ke dït apɛi (0.45 M), ke pinyde aŋot ke tɔ̈u piiny. Në ye kënë yic, ke COH− cï rot juak agut cï 1.5 M, ke “kë yenë mac yök” acï tïŋ në Ni(OH)2-NS ye rot gɛɛi në C de pïu yiic, ku të yenë luɔɔi rot waar thïn acï bɛ̈n gääu të thööŋë yen kenë NiV-LDH-NS, ku ŋoot ke ye nyuɔɔth ke pïu ril yiic në Ni(OH)2-NS yic. 25a ku Kë cï gɔ̈t 5). Në ye mɛn, ke FE de AA në NiV-LDH-NS yic ee tɔ̈ ke cë thök apɛi në C-cïclöök-LDH yic ku ëcï lac juak në 80% yic të cenë C-cïclöök-NS yic juak në 0.05 M agut cï 0.3 M, ku ye nyuɔɔth ke C-cïclöc-LDH acï lac yök në 0.05 M yic agut cï 0.3 M. Në thööŋ, ke juɛ̈k-juɛ̈k de C-cïclohexanone acie OER ë Ni(OH)2-NS ye gël apɛi, man lëu bï ya tɔ̈ në kë cenë cïclohexanone yök ke cïï lëu bï ya yök. Në thöŋ de yic, ke thëm dɛ̈t peei cï looi në tɛ̈n yenë COH− rot gɛɛi në luɔɔiden yic acï bɛ̈n yök ëyadɛ̈ ke tɛ̈n yenë cyclohexanone yök thïn acï rot juak të thööŋë yen kenë NiV-LDH-NS, man lëu bï COH− juëc ya guum në thɛɛr ke luɔɔi de COR yic ke këc FE de AA ya dhuɔ̈kciɛ̈ɛ̈n (Kë cï juak thïn, c5b ku 5).
AA ku EF de b Ni(OH)2-NS ku NiV-LDH-NS në pïu yiic kenë C wääc në 0.5 M KOH yic. c Ëndërgï dë cïclöhëxänön öf NiOOH änd NiVOOH. d FE de AA në Ni (OH) 2-NS ku NiV-LDH-NS në 0.5 M KOH ku 0.4 M ë 1.80 VRHE në luɔɔi de dhɔ̈l cïï röt ye waar ku kä cïï röt ye waar. Kä cï röt wuɔ̈ɔ̈c aye kä wääc ke thëm lääu kaa diäk nyuɔɔth ke luui kë thöŋ ku kaa tɔ̈u në 10% yic. e Nhial: Në Ni(OH)2-NS, ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë OER. Në piny: Në NiV-LDH-NS yic, ke ɣän juëc tɔ̈ në pinynhom aye kek tïŋ ke nɔŋ käjuëc ye röt juak në pïu yiic, ku kän ee OER cɔk tɔ̈ piiny. Kä cï yök ke a–d aye keek bɛ̈i në wereŋ de kä cï yök yiic.
Ku bï thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de NiV-LDH-NS, ɣok acï thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm (E-QCM) luɔ̈ɔ̈i bï thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm. Kä cï bɛ̈n bei aa cï nyuɔɔth lɔn yenë thɛɛr tueŋ ke tɔ̈ɔ̈u de pïu tɔ̈ në NiV-LDH-NS yic dït apɛi në thɛɛr kaa 1.6 awär thɛɛr ke Ni(OH)2-NS në thɛɛr ke OCP yiic, ku ye wuɔ̈ɔ̈c kënë në tɔ̈ɔ̈u de pïu yiic acï rot juak apɛi cït mɛn yenë pïu tɔ̈ në pïu yiic juak në 1.5 VRHE (Kë cï juak thïn Fig. 26). DFT cï thɔ̈ɔ̈ŋ acï looi bï aciëëk ke thëm de thëm de NiOOH ku NiVOOH thiëëc (Thöŋ 4c). Cyclohexanone ee rot mat në Ni-ciɛɛl de NiOOH yic ke nɔŋ riɛl ye käŋ dɔm (Eads) de -0.57 eV, ku ciclohexanone ee rot mat në Ni-ciɛɛl wala V-ciɛɛl në NiVOOH yic, të yenë V-ciɛɛl käke Eads tɔ̈u piiny bɛ̈i (-V6). cïklöhëxänönë ön NïVOOH.
Ku bï ya ŋic ke tɛ̈n yenë käŋ tääu thïn në pïu yiic alëu bï AA ya cɔk loi rot ku bï OER ya gël, ɣok acï ajuiɛɛr cïï lëu bï ya cɔk lɔ tueŋ ya cɔk dït apɛi në pïu yiic (në kë de Ni(OH)2-NS ku jɔl ya NiV-LDH-NSs), man cï kek ya lueel në thɛɛr ɣɔn cï tëëk yiic. 51, 52 Në thää yiic, ɣok acï thök ë 1.8 VRHE tääu në COR yic, ku jɔl ya thök de OCP, ku jɔl ya thök de 1.8 VRHE. Në ye luɔɔi kënë yic, ke cyclohexanone alëu bï rot ya määt në ɣän ke OCP yiic në kaam de kä ye kek cɔk lɔ tueŋ yiic (tïŋ wël juëc ke dhɔ̈l bï kek ya luɔɔi thïn). Kä cï bɛ̈n bei aaye nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke Ni(OH)2-NS ku NiV-LDH-NS, luɔɔi de käke pïu cï röt waar acï luɔɔi de käke pïu cɔk tɔ̈u apuɔth të thööŋë keek kenë käke pïu cï röt waar (Thöŋ 4d). Cï të ŋic yen thïn, ke Ni(OH)2-NS acï käjuëc ke cökpiny nyuɔɔth në COR yic (AA FE: jɔɔk në 51% agut cï 82%) ku gël de OER (O2 FE: jɔɔk në 27% agut cï 4%) awär NiV-LDH-NS, man cï yök ke ye yic lɔnadɛ̈ ke tɛ̈ɛ̈k de käŋ acï rot juak në thɛɛr juëc yiic. thëm de thëm (cït mɛn, Ni (OH) 2-NS) në thëm de thëm de thëm de thëm.
Në thökde, ke gël de OER në NiV-LDH-NS yic alëu bï ya yök në gël de gël de gël de gël de gël de gël de gël (Thiɛ̈ŋ 4e). Në Ni(OH)2-NS (Thoŋ de 4e, nhial), ke kë cie yic riɛl de miɛ̈tbei ee kë thiin koor yök ku OH* dït apɛi në kë ye käŋ cɔk loi röt. Ku na yïn ya, ke OH* juëc apɛi abï mëën dït apɛi bɛ̈i tënë OER ku bï FE de AA cɔk tɔ̈ piiny. Në thööŋ, në NiV-LDH-NS (Thoŋ de 4e, piiny), ke V cï cɔ̈kpiny acï riɛl de pïu juak, ku juak piny de C de pïu juak ku ye luɔɔi de OH* cï dɔm looi apuɔth tënë COR, ye AA looi ku gël.
Në kë cenë V ya cɔ̈kpiny në yïknhial de Ni yic ku jɔl ya tɛ̈n yenë cyclohexanone yök thïn, ke ɣok acï ya thiëëc ëyadɛ̈ mɛn ye V dhöl yenë AA cak në COR yic waar. Kä juëc wääc ke COR acï keek lueel në kä cï gɔ̈t yiic, ku ɣok acï kä lëu bïk röt looi tïŋ në ajuɛɛr de rɔ̈mpiny yic (tïŋ Kë cï juak thïn Fig. 27 ku Kë cï juak thïn 6 në kä juëc kɔ̈k)13,14,26. Kë tueeŋ, acï lueel ke kë tueeŋ de dhöl de COR alëu bï ya tɔ̈ ke ye kë bï ya tɔ̈ në ciɛɛl de 2-hydroxycyclohexanone (2)13,14 yic. Ku bï ajuɛɛr kënë ya ŋic, ke ɣok acï 5,5-dimethyl-1-pyrrolidine N-oxide (DMPO) bɛ̈n ya luɔ̈ɔ̈i agoku kä tɔ̈ ciɛɛl ya dɔm ku bïk EPR ya kueen. Kä cï bɛ̈nbei tënë EPR acïk bɛ̈n nyuɔɔth ke nɔŋ C-ciɛɛl (R) ku jɔl ya hydroxyl (OH) në käjuëc ye kek cɔk loi röt yiic në thɛɛr ke luɔɔi de COR yiic, ku kän ee yen nyuɔɔth ke Cα − H ee pïu cɔk lɔ tueŋ apath në cyclohexanone yic, ku kän ee rot lac looi në OH yic. 28). Na cɔk kä thöŋ tɔ̈ ciɛɛl ya yök në kä ye käŋ cɔk loi röt yiic kedhiɛ, ke baŋ de R yenë käŋ nyuɔɔth në NiV-LDH-NS yic ee dït apɛi awär Ni(OH)2-NS, man lëu bï ya kë cenë käŋ ya tääu në käŋ yiic (Thiɛ̈ŋ de 3 ku jɔl ya 7). Ku ɣok aacï 2 ku 1,2-cïclohexanedione (3) bɛ̈n ya luɔ̈ɔ̈i ke ye kë yenë käŋ jɔɔk në luɔɔi de karaba yic agonë ​​V ya them mɛn bï dhöl de luɔɔi de karaba ya cɔ̈kpiny. Kä cï bɛ̈nbei në thëm de karaba yic ke kä lëu bïk röt ya looi në ciɛɛl (2 ku 3) në Ni(OH)2-NS ku NiV-LDH-NS acï kä cï kek yök ke thöŋ nyuɔɔth, ye nyuɔɔth ke COR cï rot looi në Ni(OH)2-NS ka NiV-LDH-NS acï lɔ tueŋ në dhɔ̈l thöŋ yiic (Thöŋ 5b). Në yekënë cök, ke AA yenëka ye kë tueeŋ yenë käŋ looi të cenë 2 ya luui në yen ke ye kë ye rot waar, ku ye lueel ke AA aye yök në ajuiɛɛr yenë Cα − Cβ bond de 2 tek yic ke cie tɛ̈n yenë käŋ röt waar thïn në 3 në kä ye röt looi yiic kedhiɛ, në kë cenë yen ya wel ke ye GA të cenë 3 ya luui në yen. 30).
EPR kë ye nyuɔɔth në Nïv-LDH-NS në 0.5 M KOH + 0.4 M cïklöhëxänön. b Kä cï bɛ̈n bei në thëm de 2-hïdröxïcyklöhëxänönë (2) ku 1,2-cïklöhëxänëdïön (3). Aciëŋ ë 0.5 M KOH ku 0.1 M 2 wala 3 ë 1.8 VRE ë thää tök. Kä cï röt wuɔ̈ɔ̈c aye kä wääc ke thëm kaa rou nyuɔɔth ke luui kë töŋ ye käŋ cɔk loi röt. c Kä cï kek lueel ke dhɔ̈l ke COR në käŋ kaarou ye käŋ cɔk loi röt. d Kë cï nyuɔɔth de dhöl de COR në Ni (OH) 2-NS (ciëën) ku d NiV-LDH-NS (ciëën). Arrows thith aye dhɔ̈l yenë V cɔ̈kpiny nyuɔɔth në ajuɛɛr de COR yic. Kä cï keek yök ke a ku b aye keek bɛ̈i në athöör de kä cï keek yök yiic.
Në këriɛ̈ɛ̈c ëbën yic, ɣok acï nyuɔɔth ke Ni(OH)2-NS ku NiV-LDH-NS aye COR cɔk loi rot në dhöl töŋ kënë yic: cyclohexanone ee rot tääu në kë yenë käŋ cɔk loi rot nhom, ku ka ye pïu nyaai ku ka ye määr në 1, man ye lac määr në OH* ago käjuäc ke 2 ya looi, ku ka ye kek kuanycök në 2. Ku na yïn ya, ke cyclohexanone acï ya luui në yen ke ye kë ye tɔ̈ në dhöl yic, ke mëën de OER acï ya tïŋ në Ni(OH)2-NS yetök, ku jɔl ya aliir tɔ̈ piiny apɛi acï ya määt yiic të cenë 2 ku 3 ya luui në kek ke ye kë ye tɔ̈ në dhöl yic. Ku na yïn ya, ke wuɔ̈ɔ̈c cï ya tïŋ në luɔɔi de kä ye kek cɔk loi röt yiic alëu bï ya tɔ̈ në kë de gɛ̈ɛ̈r de riɛl de RDS ku jɔl ya riɛl de cyclohexanone yenë V cɔ̈kpiny ke cie gɛ̈ɛ̈r de dhöl yenë käŋ röt waar. Ku na yïn ya, ke ɣok acï RDS de dhɔ̈l yenë käŋ röt luɔɔi thïn ya caath në kä ye käŋ cɔk loi röt yiic kedhiɛ. Kä cï kek lueel nhial ëtënë në thɛɛr ke X-ray yiic aye nyuɔɔth ke V ee RDS waar në COR yic në thɛɛr ke yïknhial de käŋ yiic agut cï thɛɛr ke käm, ku ye thɛɛr ke NiOOH ku thɛɛr ke Ni tɔ̈ nhial cɔk tɔ̈ në NiV-LDH-NS yic (Thiɛ̈ŋ de 3f, Thura de No4). Wek aacï dhɔ̈l kɔ̈k peei ye kek nyuɔɔth në thɛɛr ke thëm de CV yiic (tïŋ Thura 31 ku Kë cï Gɔ̈t 8 në wël juëc yiic) ku looiku H/D thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm, man cï mat yiic në thëm de NivaNSVOR de C . Cα − H bond në thɛɛr ke kïïmkol yiic ke cie thɛɛr ke thök (tïŋ Fig. 32 ku Note 8 në wël juëc yiic).
Cït mɛn de thööŋ cï looi nhial, ke thööŋ de V ëbɛ̈n acï nyuɔɔth në Thura 5d yic. Ni(OH)2-NS ku jɔl ya NiV-LDH-NS aye kek bɛɛr yïk në ɣän juëc yiic ku yekë COR cɔk loi röt në dhöl töŋ kënë yic. Në Ni(OH)2-NS (Thöŋ 5d, ciɛɛm), dhöl de yïknhial ee RDS në thɛɛr ke luɔi de COR; ku në NiV-LDH-NS (Thiɛ̈ŋ 5d, ciɛɛm), V cɔ̈kpiny acï ajuɛɛr de yïknhial de käŋ lac looi ku wel RDS bï ya Cα−H ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë 1.
Na thööŋë luɔɔi path de NiV-LDH-NS kenë FE dït apɛi në ɣän juëc yiic, ke ɣok acï MEA looi ago AA ya ŋoot ke loi rot. MEA acï määt yiic ke luui NiV-LDH-NS ke ye kën ye käŋ cɔk ril, PtRu/C ye ɣaac wei ke ye kën ye käŋ cɔk ril yiic ku kën ye käŋ waar yiic (nuɔɔr: FAA-3-50) (Thöŋ 6a ku Thura 33)54. Cï mɛn cïnë pïu ë cell thök ku FE de AA acï thɔ̈ɔ̈ŋ ke 0.5 M KOH në kuɛ̈n cï looi nhial, kën ë pïu ë anolyte acï thɔ̈ɔ̈ŋ ke 1 M KOH (Kë cï juak thïn ë thëm 25c). LSV cï gɔ̈t acï nyuɔɔth në thööŋ de 34 yic, ye nyuɔɔth lɔn ye COR ë NiV-LDH-NS dït apɛi awär Ni(OH)2-NS. Acän ba riɛl de NiV-LDH-NS nyuɔɔth, kën ye lac tɔ̈u ëmɛɛn acï looi keke kën tɔ̈u ëmɛɛn dït apɛi jɔɔk në 50 agut cï 500 mA cm−2 ku kën thöŋ ke kën mac acï gɔ̈t. Kä cï bɛ̈n bei aa cï nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke NiV-LDH-NS acï 1.76 V nyuɔɔth në thëm de 300 mA cm−2, ye 16% tɔ̈u piiny awär Ni(OH)2-NS (2.09 V), ye nyuɔɔth lɔn nɔŋ yen riɛl dït apɛi në AA ë luɔi yic (Thöŋ. 6b).
Skëmätïk dïgäräm öf flöw bättërï. b Käk ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë Ni(OH)2-NS ku NiV-LDH-NS në 1 M KOH ku 0.4 M ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu wääc yiic. c AA ku FE aye yök në Ni(OH)2-NS ku NiV-LDH-NS në thëm wääc de thëm de thëm. Kä cï röt wuɔ̈ɔ̈c aye kä wääc ke thëm kaa rou nyuɔɔth ke luui kë töŋ ye käŋ cɔk loi röt. d Thɔ̈ɔ̈ŋ de luɔɔi de kä ye röt looi në luɔɔida yic kenë kä kɔ̈k cï kek lueel ke ajuɛɛr de pïu ye cath14,17,19. Käk ë thëm ku kä ë thëm ë thëm acï keek gɔ̈t në wël juëc yiic në thëm de thëm 2. e Tɛ̈k-tɛ̈k de thëm de thëm ku FE de AA në NiV-LDH-NS në 200 ku 300 mA cm−2 në thëm de thëm de thëm de thëm de thëm, në thëm de thëm. Kä cï keek yök ke be aye keek bɛ̈i cït mɛn de file de kä cï keek yök.
Në ye thaa kënë yic, cït mɛn cïnë ye nyuɔɔth në Thura 6c yic, NiV-LDH-NS acï FE puɔth (83% agut cï 61%) muk në thɛɛr juëc yiic (200 agut cï 500 mA cm-2), ku ëya dɛ̈t, acï AA cɔk tɔ̈u apuɔth (1031 agut cï 1900 μmol cm-2 h-1). Në ye thaa kënë yic, ke 0.8% de anions ke adipic acid ëke cï kek tïŋ në thëm de cathode yic ke cï thök në thëm de karaba yic, ku ye nyuɔɔth ke thëm de cyclohexanone acie tɔ̈ ke ye kë thiekic në thɛɛrkuɔ yiic (Kë cï juak në thëm de 35 yic). Në thööŋ, ke thöŋ de dït de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm, FE de AA në Ni(OH)2-NS acï lɔ piny në 61% agut cï 34%, cï ye looi ke rilic bï thëm de AA cɔk tɔ̈u apuɔth (762 agut cï 1050 μmol cm-2 h-1). Në ye mɛn, ke luɔɔi de AA acï bɛ̈n dhukpiny amääth në kë de mëën ril tënë OER, ku këya, FE de AA acï bɛ̈n dhukpiny apɛi në juɛ̈k-juɛ̈k de thëm de thɛɛr (jɔɔk në 200 agut cï 250 mA cm−2, Fig. 5 cï juak thïn). Në ŋïcda yic, ke kä cï kek yök në luɔɔi de MEA yic kenë NiV-LDH-NS aye luɔɔi de kä cï kek ya lueel wënthɛɛr ya tëëk në Ni-based (Table 2). Ku na yïn ya, cïmën cenë ye nyuɔɔth në thura de 6d yic, ke NiV-LDH-NS acï käpath thiekiic bɛ̈n ya nyuɔɔth në tɛ̈n de thëm de pïu yiic, pïu yiic, ku jɔl ya FE de AA të thööŋë kek kenë käjuëc ye luui apath në pïu yiic, man ye cɔl Co3O4 (Co3O4/GDY) 17. Në ye mɛn, ɣok acï thëm de riɛl ë AA ë cak ku nyuɔɔthku lɔn ye AA ë thëm ë thëm ë thëm ë thëm ë thëm ë thëm ë 300 mA cm-2 ku thëm ë thëm ë thëm ë 1.76 V (kä cï keek yup ë thëm ë thëm ë thëm ë thëm 1). Të thööŋë yen kenë kë puɔth cï bɛ̈n bei në 4.1 W h gAA-1 tënë Co3O4/GDY cï lueel wënthɛɛr, ke riɛl ë AA ë luɔida yic acï dhuɔ̈kciëën në 42% ku luɔi acï juak në thɛɛr kaa 4 (1536 vs.
Tɛ̈n yenë NiV-LDH-NS tɔ̈ thïn cɔk tɔ̈ ke cïn kë ye looi në thɛɛr juëc yiic ke AA në MEA yic, acï bɛ̈n them në thɛɛr juëc yiic ke 200 ku 300 mA cm-2, në thɛɛr juëc yiic (Thöŋ 6e). Në kë yenë OH− lac cam në thɛɛr juëc yiic, ke thëm de pïu ye röt bɛɛr looi në 300 mA cm-2 ee dït apɛi në thëm de 200 mA cm-2 (tïŋ abak thiin koor “Thëm de käke pïu” në wël juëc yiic). Në thëm de 200 mA cm-2, thëm de COR ë thëm de 93% në 6 h tueŋ, ku ka cï bɛ̈n dhuk piny amääth agut cï 81% në 60 h cök, ku thëm de thëm de cell acï rot juak amääth në 7% (jɔɔk në 1.62 V agut cï 1.73 V), ye nyuɔɔth ke thëm puɔth de thëm. Ke thëm de thëm de thëm ë thëm ë thëm ë 300 mA cm−2, thëm de AA acï döŋ ke cïï rot waar (acï dhuk piny në 85% agut cï 72%), ku thëm de thëm de thëm acï rot juak apɛi (jɔɔk në 1.71 agut cï 2.09 V, ye thöŋ ke 22%) në thëm de 46-6h). Ɣok aacï thɔ̈ɔ̈ŋ lɔnadɛ̈ ke kë tueŋ yenë luɔɔi rac ee thök de anion ye käŋ waar yiic (AEM) në cyclohexanone, ye kën cɔk juak rot në riɛl de kä ye röt waar ku riɛl de kä ye röt waar (Kë cï juak thïn. thök ë lëktrölïsïs. Në yekënë nhom, ke dhukciɛ̈ɛ̈n de FE de AA alëu bï ya tɔ̈ ëyadɛ̈ në kë de kä ye käŋ cɔk lɔ tueŋ, man ye Ni foam cɔk liep thok tënë OER. Ku bï thööŋ de AEM cï riääk nyuɔɔth në thök de thök de 300 mA cm−2, ɣok acï ye waar në AEM yam në 46 h de thök de karaba. Cïmën cenë ye thɔ̈ɔ̈ŋ, ke luɔɔi de kä ye kek cɔk lɔ tueŋ acï bɛ̈n dhuɔ̈kciɛ̈ɛ̈n, ku jɔl ya thɛɛr ke 1.71 agut cï 1.71 V, ku ka cï bɛ̈n ya juak amääth në thɛɛr kaa 12 yiic ke thɛɛr ke 1.71 agut cï 1.79 V, ku jɔl ya thɛɛr ke 1.79 V, ku jɔl ya thura de 65).
Në thökde, ɣok aacï 60 h yök ke ŋoot ke lɔ tueŋ ke AA ë tɔ̈u ke cïï rot waar në thɛɛr ke 200 mA cm−2, ye nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke FE ku tɔ̈u de cell de AA aye keek muk apuɔth. Ɣok acï them ëya dɛ̈t bï thëm dït apɛi de 300 mA cm−2 yök ku yökku thëm abɛ̈n de 58 h, ku waar AEM në kë yam në 46 h cök. Kä cï kek kueen nhial ëtënë aye piath de kë ye käŋ cɔk loi röt nyuɔɔth ku ka ye nyuɔɔth apath ke wïc bï yïknhial de AEMs dït apɛi ya looi në akälciɛ̈ɛ̈n ago MEA ya cɔ̈kpiny në thɛɛr juäc yiic agonë ​​AA ya ŋoot ke loi rot në thɛɛr juëc yiic.
Cït mɛn de luɔɔi de MEA da, ɣok acï ajuɛɛr de AA ë thök ë luɔi thɔ̈ɔ̈ŋ nɔŋiic mïïth ke pïu tɔ̈ piiny, pïu ë pïu yiic, pïu ë pïu yiic, ku pïu ë pïu yiic (Kë cë juak thïn Fig. 37). Cɛɛth tueŋ de luɔɔi acï looi bïnë ajuɛɛr de wëu thɔ̈ɔ̈ŋ në luɔɔi de kë ye cɔl alkaline yenë mac looi në model55. Në ye mɛn, wëu ye keek tääu thïn aye tɔ̈u ke ye wëu ke ɣön ë luɔi, luɔi, ku käŋ (Thiɛ̈ŋ de 7a ku Thura de 38 de Käk ë Luɔɔi), ku wëu ë yök aye bɛ̈n tënë AA ku H2 ë luɔi. Kä cï bɛ̈n bei në TEA yic aye nyuɔɔth lɔn nadë ke tɔ̈ në thɛɛr ke luɔida yic (ciin de pïu ëmɛn 300 mA cm-2, pïu ë pïu ë 1.76 V, FE 82%), ë thööŋ de wëu ku wëu ë yök aye US$2429 ku US$2564, ë tök, ku waaric në wëu ë yök ë US$135 në ton tökic de AA cï looi).
a Amatnhom de wëu ke ajuɛɛr de AA tɔ̈u në kën tɔ̈u piiny de kë loi rot yic keke FE de 82%, thëm de mac de 300 mA cm−2, ku thëm de mac de 1.76 V. Cɛɛth de käke thëm de käŋ kaa diäk tënë b FE ku c thëm de mac. Në thëm de thëm de thëm, ke kä cï keek kueen keek aye wuɔ̈ɔ̈c ku kä kɔ̈k cï keek tɔ̈ɔ̈u aake cï keek tɔ̈ɔ̈u ke cïï rot waar cït mɛn de TEA model. d Kä ye röt looi në FE wääc yiic ku thëm de kä ye tɔ̈ në yemɛɛn në wëu ye yök në AA yic ku wëu ye yök në luɔɔi de Ni(OH)2-NS ku NiV-LDH-NS, ye thɔ̈ɔ̈ŋ ke mac ye tɔ̈ɔ̈u në 1.76 V. Kä cï keek tääu thïn tënë a–d aye keek gäm në wereŋ de kä cï keek yök yiic.
Cï tɛ̈n cenë ye luɛɛl thïn, ɣok acï käjuëc ye röt looi në FE yic ku jɔl ya käjuëc ye röt looi në yemɛɛn ya thiëëc në wëu ye kek yök në AA yic. Acuk yök ke wëu ye yök aye tɔ̈ ke cë thök apɛi tënë FE de AA, në kë yenë FE thök në thök de wëu ke luɔi, ku ëya dɛ̈t ee thök de wëu ke luɔi ëbɛ̈n juak apɛi (Thiɛ̈ŋ 7b). Në kë de thëm de pïu tɔ̈ në yemɛɛn, thëm dït de pïu tɔ̈ në yemɛɛn (>200 mA cm-2) ee wëu ke ɣööc ku wëu ke yïŋ de tiim cɔk tɔ̈ piiny, në kë yenë ɣän ke pïu tɔ̈ në yemɛɛn cɔk tɔ̈ piiny, ku yenë ka ye wëu juëc yök (Thiɛ̈ŋ 7c). Të thööŋë yen kenë density tɔ̈ në yemɛɛn, ke FE anɔŋ kë thiekic ye yök në wëu yiic. Në thööŋ de kä ye röt looi në FE ku thëm de thɛɛr ke wëu, ɣok aye tïŋ apuɔth lɔn yenë FE dït yök (>60%) në thëm de thɛɛr thiääk ke cirkat (>200 mA cm-2) bï wëu yök. Në kë de FE dït apɛi de AA, ke ajuiɛɛr yenë käŋ thɔ̈ɔ̈ŋ kenë NiV-LDH-NS ke ye kë ye käŋ cɔk loi röt ee döŋ ke piath në kaam de 100–500 mA cm−2 (kä cï kek gɔ̈t në thura de 7d yic). Ku na yïn ya, ke Ni(OH)2-NS, ee FE cɔk tɔ̈ piiny në thɛɛr juëc yiic (>200 mA cm−2) ku kän acï kä cïï piath bɛ̈n ya yök (cï gölic; Thura 7d), ku ye piath de kä ye röt cɔk loi röt nyuɔɔth kenë FE dït apɛi në thɛɛr juëc yiic.
Në thɛɛr kɔ̈k yiic, ke kä thiekiic ke catalysts në thök de wëu ku wëu yenëke luui në kek yiic, ke thëm de TEA de ɣook acï bɛ̈n lueel ke wëu bï kek ya yök alëu bïk ya ŋoot ëke tɔ̈ në dhɔ̈l kaarou yiic. Kë tueŋ ee bïk pïu ë pïu ë pïu ë pïu (K2SO4) ɣaac wei në ɣɔ̈ɔ̈c yic ke ye kën ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu, ku ke nɔŋ wëu lëu bïk yök ë US$828/t AA-1 (Kë cï juak thïn 9). Kë de rou ee bï teknologï yenë käŋ looi ya cɔk piath, agut cï bï käŋ ya bɛɛr looi ka bï käjuäc ke AA ya tek yiic (kä kɔ̈k peei yenëke käŋ tek yiic). Luɔɔi de acid-base ye luui në yemɛɛn ee wëu juëc apɛi ke käŋ bɛ̈i (man ye tɔ̈ ke ye kë dït apɛi ye rɔm në 85.3%), ku 94% ee kë de cyclohexanone ku KOH ($2069/t AA-1; Thura 7a), ku cït mɛn cïnë ye lueel nhial ëtënë, ajuɛɛr aŋot ke nɔŋ wëu juëc. Acuk lueel lɔnadɛ̈ ke wëu ke käŋ aalëu bïk ŋoot ë ke tɔ̈ piiny në kuɛɛr juëc cï lɔ tueŋ ke yök de KOH ku cyclohexanone këc thök, cït mɛn de thëm de karaba bï KOH14 yök abɛ̈n (wëu cï thɔ̈ɔ̈ŋ ke US$1073/t AA-1 në thëm de karaba; Kë cï juak thïn 9).
Në mäny yic, ɣok acï luɔɔi dïït de atom de aluminium yök në thëm dïït de yemɛɛn në luɔɔi de V në Ni(OH)2 yic. Në thɛɛr juëc yiic ke 1.5-1.9 VRHE ku dït de 170 mA cm-2, AA FE në NiV-LDH-NS acï ɣet 83-88%, ku OER acï thök apuɔth bï thök agut cï 3%. V cï cɔ̈kpiny acï Ni2+ cɔk lɔ piny agut cï Ni3+x ku cɔk tɔ̈ ke ye kë ye cɔl cyclohexanone. Kä cï kek them ku kä cï kek yök në puɔ̈ɔ̈c yic aye nyuɔɔth ke yïknhial de käŋ ee käjuëc ke cyclohexanone juak yiic ku ye RDS de COR waar tënë yïknhial de käŋ ago ya lɔ në pïu yiic në Cα − H scission yic, ku tɛ̈ɛ̈u ë käŋ në käŋ yiic ee OER cɔk kääc. Yïŋ de MEA acï AA lɔtueŋ looi në thëm de 300 mA cm-2, cï AA yök ke ye 82%, ku luɔɔi de 1536 μmol cm-2 h-1. Thëm de thɛɛr kaa 50 acï nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke NiV-LDH-NS anɔŋ tɔ̈c puɔth cït mɛn lëu bï yen AA FE dït muk në MEA yic (> 80% në thɛɛr kaa 60 në 200 mA cm−2; > 70% në thɛɛr kaa 58 në 300 mA cm−2). Alëu bï ya ŋic ke nɔŋ kë wïc bï ya looi agonë ​​AEMs riliic ya cak agokë ya rëër apath në thɛɛr juëc yiic në thɛɛr juëc yiic në thɛɛr ke tɔ̈c yiic. Në ye kënë nhom, ke TEA ee käpath ke wëu nyuɔɔth në dhɔ̈l ke luɔɔi de AA yic ku jɔl ya piath de kä ye röt looi në luɔɔi dït yic ku jɔl ya teknologï yenë käŋ tek yiic ago wëu ya tekic.