Auf dem Weg zum Verständnis des Bildungs‐ und OER‐Katalysemechanismus von Hydroxiden durch In situ‐ und Operando‐Techniken

Abstract

AbstractDie Entwicklung effizienter und kostengünstiger Elektrokatalysatoren für die träge Sauerstoffentwicklungsreaktion (engl. oxygen evolution reaction, OER), stellt nach wie vor eine große Hürde dar die überwunden werden muss, um die praktische Anwendung der Wasserstoffproduktion mittels Wasserelektrolyse, der Umwandlung von CO2 in chemisch hochwertige Verbindungen sowie in Metall‐Luft‐Batterien zu ermöglichen. In letzter Zeit haben sich Hydroxide als vielversprechende Elektrokatalysatoren für die OER erwiesen. In situ‐ oder Operando‐Techniken sind insbesondere für die Überwachung der zentralen Zwischenprodukte und das Verständnis des Reaktionsprozesses unerlässlich. Dies ist von entscheidender Bedeutung für die Aufklärung des Katalytischemechanismus der Hydroxidbildung und für die Entwicklung kostengünstiger Elektrokatalysatoren für die OER. Es fehlt jedoch eine umfassende Diskussion über den aktuellen Stand und die Herausforderungen bei der Untersuchung dieser Mechanismen mit In situ‐ oder Operando‐Techniken, was uns daran hindert, die in diesem Bereich bestehenden Hindernisse zu erkennen und zu überwinden. Dieses Review gibt einen Überblick über In situ‐ sowie Operando‐Techniken und beschreibt deren Potenziale, Vor‐ und Nachteile. Jüngste Erkenntnisse über den Bildungsmechanismus und den OER‐Katalysemechanismus von Hydroxiden, die durch In situ‐ oder Operando‐Techniken aufgedeckt wurden, werden ebenfalls eingehend erörtert. Darüber hinaus werden einige aktuelle Herausforderungen auf diesem Gebiet aufgezeigt und geeignete Lösungsstrategien vorgestellt.