In situ generation of oxyanions-decorated cobalt(nickel) oxyhydroxide catalyst with high corrosion resistance for stable and efficient seawater oxidation

腐蚀 海水 析氧 催化作用 氯化物 电解 无机化学 材料科学 双金属片 电解质 冶金 化学工程 电极 化学 电化学 地质学 海洋学 有机化学 物理化学 工程类
作者
Fengting Luo,Pei Yu,Jueting Xiang,Junjie Jiang,Shijian Chen
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:94: 508-516 被引量:35
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2024.03.006
摘要

The development of efficient and robust anode materials for stable alkaline seawater electrolysis is severely limited by chlorine evolution reaction and chloride corrosion. Here, the sulfur-doped cobalt-nickel bimetallic phosphides (CoNiPS) are specifically designed as a pre-catalyst for navigating a surface reconstruction to fabricate the anions (PO43− and SO42−)-decorated Co(Ni)OOH catalyst (R-CoNiPS) with exceptional durability and high activity for stable alkaline seawater oxidation (ASO). Various experiment techniques together with theoretical simulations both demonstrate that the in situ-generated PO43− and SO42− anions on catalyst surface can improve the oxygen evolution reaction (OER) activity, regulating and stabilizing the catalytic active species Co(Ni)OOH, as well as make a critical role in inhibiting the adsorption of chloride ions and extending the service life of electrode. Therefore, this R-CoNiPS electrode exhibits superb OER activity toward ASO and stands out among the non-precious ASO electrocatalysts reported recently, requiring low overpotentials of 420 and 440 mV to attain large current densities of 500 and 1000 mA cm−2 in an alkaline natural seawater electrolyte, respectively. Particularly, the catalyst displays a negligible chloride corrosion at room temperature during ASO operation (>200 h) at 500 mA cm−2. This work opens up a new viewpoint for designing high-activity and durable electrocatalysts for seawater electrolysis.
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