Perpustakaan Digital ITB

Reaksi evolusi oksigen (OER) menjadi proses kunci dalam upaya produksi hidrogen bersih, namun masih terhalang overpotensial yang tinggi. Pengembangan elektrokatalis untuk menurunkan nilai overpotensial OER masih terus dilakukan. Material berbasis logam transisi non mulia dengan struktur fosfat dilaporkan dapat memberikan performa OER yang baik, namun eksplorasi lebih lanjut masih diperlukan. Pada penelitian ini, permukaan bimetal nikel fosfat (100) dengan doping logam transisi (NiMPO-X; M = Mn, Fe, Co; dopan X = Mn, Fe, Co, Cu) diinvestigasi performanya sebagai elektrokatalis OER menggunakan density functional theory (DFT), metode computational hydrogen electrode (CHE) dan pemodelan mikrokinetika. Model permukaan NiMPO didapati memiliki dua terminasi berbeda: NiM dan MM. Struktur dengan doping di situs Ni pada terminasi NiM ditinjau untuk OER karena menghasilkan energi formasi lebih rendah dibanding doping di situs M. Sementara itu, untuk terminasi MM, dua konfigurasi doping memiliki energi formasi yang mirip sehingga keduanya dilihat aktivitas OER-nya. Pemberian doping logam transisi memberikan efek pada performa OER dari bimetal nikel fosfat. Pada NiMnPO-X dan NiFePO-X, doping Mn, Fe, dan Co (kecuali Cu) mampu menurunkan batas bawah overpotensial. Sementara itu, secara umum doping Cu memperburuk performa OER, kecuali pada situs Co di NiCoPO- Cu sehingga doping Cu tidak disarankan untuk ditambahkan pada sistem NiMPO (M = Mn, Fe, Co). Katalis NiFePO-Co berhasil memberikan performa OER terbaik dengan overpotensial terendah 0,26 V, lebih rendah dibanding NiFePO murni (0,31 V) dan IrO2 (0,51 V). Tren performa OER berkorelasi dengan seberapa kuat situs aktif mengikat intermediat *O yang dijelaskan pula melalui analisis orbital-d. Hasil studi ini menunjukkan bahwa pemilihan elemen dopan yang tepat berperan penting dalam usaha peningkatan performa OER pada katalis bimetal nikel fosfat.