Interface engineering of Ni/NiO heterostructures with abundant catalytic active sites for enhanced methanol oxidation electrocatalysis

电催化剂 非阻塞I/O 催化作用 甲醇 接口(物质) 化学工程 材料科学 异质结 化学 电化学 物理化学 电极 吸附 有机化学 吉布斯等温线 光电子学 工程类
作者
Kefu Zhang,Yulan Han,Jun Qiu,Xiang Ding,Yongqi Deng,Yihan Wu,Guozhen Zhang,Lifeng Yan
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:630: 570-579 被引量:34
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2022.10.057
摘要

Designing efficient and stable non-noble metal electrocatalysts with good performance in reaction kinetics is desirable yet challenging for the study of methanol oxidation reaction (MOR). Herein, we have reported well-defined nanoscale nickel/nickel oxide (Ni/NiO) heterostructures supported by a three-dimensional (3D) porous graphene network (RG) via a delicate interface engineering technique. The as-prepared 3D Ni/NiO/RG composites achieve outstanding catalytic activity (79.5 mA cm−2/1262.1 mA mg−1) for MOR in alkaline solution, outperforming most reported non-precious catalysts. A combined experimental and computational investigation shows that such a good performance benefits from the specific Ni/NiO interface, which not only bears abundant accessible active sites but also improves the energetics of MOR. Moreover, this interface contributes to favorable kinetic and improved structural stability during electrocatalysis, ensuring superior catalytic performance after 1000 consecutive cyclic voltammetry tests for MOR. Our work demonstrates the potential of interface engineering in the rational design of efficient precious-metal-free electrocatalysts.

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