Steigerung der Wasseroxidation durch In‐situ‐Elektrokonversion eines Mangangallids: Ein intermetallischer Vorläuferansatz

• Published in: Angewandte Chemie Vol. 131; no. 46; pp. 16722 - 16727
• Main Authors: Menezes, Prashanth W., Walter, Carsten, Hausmann, Jan Niklas, Beltrán‐Suito, Rodrigo, Schlesiger, Christopher, Praetz, Sebastian, Yu. Verchenko, Valeriy, Shevelkov, Andrei V., Driess, Matthias
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Weinheim Wiley Subscription Services, Inc 11-11-2019
• Subjects: Chemistry; Elektrokorrosion; Erneuerbare Energie; Manganese dioxide; Manganese oxyhydroxides; MnOx-Mineralien; Sauerstoffbildungsreaktion; Wasserspaltungskatalysator
• ISSN: 0044-8249; 1521-3757
• DOI: 10.1002/ange.201909904

Erstmals wurden, in einen intermetallischen Vorläuferansatz, durch In‐situ‐Elektrokonversion von Mangangallid (MnGa4) hochleistungsfähige und langzeitstabile MnOx‐basierte Elektrokatalysatoren für die Wasseroxidation in alkalischem Medium hergestellt. Überraschend führt seine Elektrokorrosion, unter gleichzeitigem Verlust von Ga, gleichzeitig zu drei kristallinen Typen von MnOx‐Mineralien mit verschiedenen Strukturen und induzierten Defekten: Birnessit δ‐MnO2, Feitknechtit β‐MnOOH und Hausmannit α‐Mn3O4. Das Vorkommen und die intrinsische Stabilität von aktiven MnIII/MnIV‐Zentren in den drei gebildeten MnOx‐Phasen erklärt die hervorragende Effizienz und Stabilität des Systems für die elektrokatalytische Wasseroxidation. Nach der elektrophoretischen Abscheidung des MnGa4‐Vorläufers auf elektrisch leitfähigem Nickelschaum wurde ein niedriges Überpotential von 291 mV bei der Stromdichte von 10 mA cm−2 erreicht, das praktisch den Überpotentialen von edelmetallbasierten Katalysatoren entspricht und für mehr als fünf Tage beständig ist.
Partnerschaft in Aktion: Elektrokorrosion und gleichzeitige Gallium‐Auslaugung aus dem strukturell bemerkenswerten intermetallischen Mangangallid MnGa4 führte zu einem hoch aktiven Elektrokatalysatoren‐System für die Wasseroxidation in alkalischen Medien. Unter den elektrochemischen Reaktionsbedingungen entstehen drei verschiedene kristalline und hochaktive MnOx‐Phasen mit bemerkenswert niedrigen Überpotentialen und einer Beständigkeit von mehr als fünf Tagen.