Spectroelectrochemical Analysis of Oxygen Evolution by Nickel Hydroxide: Role of Oxygen Vacancies, Charge Transfer, and Silk Fibroin

Autor(es)

do Nascimento, Eduardo R. ; de Souza, Michele L. ; Brolo, Alexandre G. ; Alves, Wendel A.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ADVANCED MATERIALS INTERFACES; v. 12, n. 12, p. 10-pg., 2025-06-01.

Resumo

This study investigates the oxygen evolution reaction (OER) on nickel hydroxide (Ni(OH)(2)) catalysts, focusing on the roles of oxygen vacancies (Ov), charge transfer, and silk fibroin. Spectroelectrochemical techniques, including in situ surface-enhanced Raman (SERS) and UV-vis spectroscopy, revealed that Ov formation and Ni-to-Au charge transfer facilitate the generation of high-valence Ni and superoxide species. A Mars-van Krevelen mechanism is proposed to describe the participation of lattice oxygen. Silk fibroin is found to enhance catalytic activity by lowering the activation energy of key intermediates, as indicated by higher transfer coefficients and Tafel slope analysis. At +300 mV overpotential, fibroin-modified samples exhibited intrinsic turnover frequencies (TOFs) of approximate to 0.7 s(-)(1), outperforming fibroin-free counterparts (approximate to 0.4 s(-)(1)). These results highlight the synergy between structural defects and interfacial modifications in improving Ni(OH)(2)-based OER catalysts for sustainable energy applications. (AU)

• Processo FAPESP: 23/10470-6 - Análise da transferência de carga e relação propriedade-estrutura em compósitos de fibroína da seda e hidróxido de níquel
• Beneficiário: Eduardo Ruben do Nascimento
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 17/02317-2 - Interfaces em materiais: propriedades eletrônicas, magnéticas, estruturais e de transporte
• Beneficiário: Adalberto Fazzio
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 18/16491-7 - Influência das nanopartículas de hidróxido de níquel na auto-organização estrutural de micropartículas de fibroína
• Beneficiário: Eduardo Ruben do Nascimento
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 21/13999-2 - Estudos de espectroscopia Raman amplificada por ponta (TERS) e espectroscopia de Raman amplificada por superfície (SERS) de processos catalíticos envolvendo fibroína de seda e nanopartículas de hidróxido de níquel-cobalto
• Beneficiário: Eduardo Ruben do Nascimento
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 22/14753-0 - Tecnologias de biossensores e sistemas de liberação controlada baseadas em microagulhas para diagnóstico e tratamento de doenças
• Beneficiário: Wendel Andrade Alves
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 14/50867-3 - INCT 2014: Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Bioanalítica
• Beneficiário: Marco Aurelio Zezzi Arruda
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático