"Die Fachbereichsübergreifende Energieabteilung der Société Chimique de France (SCF) hat ihren Dissertationspreis an Alexandre Terry verliehen, der 2024 sein Studium an der Universität Le Mans abgeschlossen hat.
Diese Auszeichnung würdigt seine Doktorarbeit mit dem Titel „New mixed 3d-metal-based oxyfluoride materials as anode catalysts for water electrolysis: from synthesis to mechanistic studies“. Im Rahmen seiner Promotion entwickelte er neue Oxyfluor-Materialien auf Basis häufig vorkommender Übergangsmetalle (Eisen, Kobalt, Nickel) und untersuchte diese als anodische Katalysatoren für die Wasserelektrolyse in alkalischem Milieu. Der leistungsstärkste Katalysator wurde zudem mithilfe elektroanalytischer Methoden, durch In-situ-/Operando-Infrarot- und Raman-Spektroskopie sowie durch Massenspektrometrie eingehend untersucht, um den Ursprung seiner elektrokatalytischen Aktivität zu verstehen und den Mechanismus der Wasseroxidation an der Oberfläche dieses Materials aufzuklären.
Er verfasste seine Doktorarbeit von 2021 bis 2024 im Rahmen einer gemeinsamen Betreuung durch die Universität Montréal, die Universität Bonn und die Universität Le Mans unter der gemeinsamen Leitung von Nikolay Kornienko (Kornienko Lab, Universität Montréal, später Universität Bonn) und Jérôme LHOSTE (Institut für Moleküle und Materialien in Le Mans, Universität Le Mans, UMR 6283).
Seit April 2025 ist er als Postdoktorand am LRCS in Amiens (EN) tätig und beschäftigt sich mit der Synthese und Charakterisierung neuer Anodenmaterialien für Hochleistungs-Li-Ionen-Batterien."
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Abstract
If hydrogen is a promising energy vector for sustainable energy storage, its production must rely on carbon-free technologies. Water splitting powered by green electricity is ideal for producing a decarbonized energy carrier from water. However, this process is hampered by the sluggish kinetics of the oxidation evolution reaction (OER, 2H2O ⇋ O2 + 4H+ + 4e-) at the anode, requiring extra energy to ensure a suitable production rate. Catalysts, usually iridium and ruthenium oxides, are employed to reduce the energy requirement by facilitating electron and proton transfer involved in OER, but these metals are scarce, limiting the scalability of this technology. To overcome this, oxides and oxyhydroxides catalysts based on cost-effective and abundant 3d transition metal-based have been developed for alkaline water splitting, presenting high performance. In this way, this work presents the synthesis of new oxyfluorides with eco-compatible and affordable elements using a simple and straightforward two-step synthetic route for application as OER electrocatalyst in alkaline electrolyte.The initial study focuses on iron-enriched oxyfluoride catalysts from thermal decomposition under ambient air of (Co1-xFex)2+Fe3+F5(H2O)7 (0 ≤ x ≤ 0.72). Results show that cobalt content can be reduced by 20% without affecting OER performance, achieving an overpotential of 320 mV at 10 mA.cm-2, a mass activity of 110 A.g-1 at 1.55 V vs. RHE and high stability. The second part aims to enhanced the catalytic properties of Co0.5Fe0.5O0.5F1.5 reference by substituting cobalt with nickel, known for its OER activity. The (Co(1-x)/2Nix/2)2+Fe0.5O0.5F1.5-y(OH)y (y ≤ 0.3) solid solution have been obtained by thermal decomposition (Co1-xNix)2+FeF5(H2O)7 (0 ≤ x ≤ 1). The final section assesses the performance of these materials and studies their reaction mechanism. The x = 0.5 composition shows the best performance, with a low overpotential of 290 mV at 10 mA.cm-2 and a specific activity of 3.9 A.m-2 of BET surface area at 1.5 V vs. RHE. The origin of the exceptional catalytic properties of (Co0.25Ni0.25)2+Fe3+0.5O0.5F1.3(OH)0.2, highlighted via in-situ/operando analyses, among others, were employed, would stem from the synergy between Co and Ni, and the involvement of lattice oxygens in the mechanism (LOM), circumventing the theoretical limits linked to the conventional mechanism.