Unveiling the Occurrence of Co(III) in NiCo Layered Electroactive Hydroxides: The Role of Distorted Environments

Autor: Víctor Oestreicher, Martín Mizrahi, Félix G. Requejo, Matías Jobbágy, Diego Hunt
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: CONICET Digital (CONICET)
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
instacron:CONICET
ISSN: 1521-3765
0947-6539
Popis: Co- and Ni-based layered hydroxides constitute a unique class of two-dimensional inorganic materials with exceptional chemical diversity, physicochemical properties and outstanding performance as supercapacitors and overall water splitting catalysts. Recently, the occurrence of Co(III) in these phases has been proposed as a key factor that enhance their electrochemical performance. However, the origin of this centers and control over its contents remains as an open question. We employed the Epoxide Route to synthesize a whole set of α-NiCo layered hydroxides. The PXRD and XAS characterization alert about the occurrence of Co(III) as a consequence of the increment in the Ni content. DFT+U simulation suggest that the shortening of the Co−O distance promotes a structural distortion in the Co environments, resulting in a double degeneration in the octahedral Co 3d orbitals. Hence, a strong modification of the electronic properties leaves the system prone to oxidation, by the appearance of Co localized electronic states on the Fermi level. This work combines a microscopic interpretation supported by a multiscale crystallochemical analysis, regarding the so-called synergistic redox behavior of Co and Ni, offering fundamental tools for the controllable design of highly efficient electroactive materials. To the best of our knowledge, this is the first computational–experimental investigation of the electronic and structural details of α-NiCo hydroxides, laying the foundation for the fine tuning of electronic properties in layered hydroxides. Fil: Hunt, Diego. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes; Argentina Fil: Oestreicher, Víctor Santiago Jesús. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina Fil: Mizrahi, Martin Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina Fil: Requejo, Felix Gregorio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina Fil: Jobbagy, Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina
Databáze: OpenAIRE
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