Balanced adsorbate interactions in CeVO4 nanosheets: A highly efficient and stable electrocatalyst for water splitting

电催化剂 分解水 化学 材料科学 化学工程 催化作用 纳米技术 电化学 工程类 物理化学 电极 生物化学 光催化
作者
Youness El Issmaeli,Amina Lahrichi,Bruno Georges Pollet
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:521: 167107-167107 被引量:14
标识
DOI:10.1016/j.cej.2025.167107
摘要

This study focusses on the synthesis of cerium vanadate (CeVO4) nanosheets on nickel foam (NF) via a single-step hydrothermal method and their bifunctional performance as electrocatalysts for overall water splitting under alkaline conditions. The CeVO4/NF catalyst exhibited excellent oxygen evolution reaction (OER) activity with a low overpotential of 255 mV at 10 mA cm−2 and outstanding long-term durability, retaining 94.3% of its activity after 75 hours. It also showed competitive performance for the hydrogen evolution reaction (HER), achieving an overpotential of 184 mV. Density functional theory (DFT) calculations revealed that vanadium serves as the primary active site, offering balanced adsorbate interactions, strong enough to promote adsorption of key intermediates while still allowing efficient desorption. This balance explains the favorable energy profile and the rate-determining step (OOH* desorption), contributing to enhanced OER efficiency. When coupled with Pt/C as the cathode in a two-electrode alkaline electrolyser, CeVO4/NF delivered a low cell voltage of 1.58 V and maintained excellent performance for over 120 hours, outperforming the IrO2||Pt/C benchmark. These findings underscore the potential of CeVO4/NF as a highly efficient and durable electrocatalyst for sustainable water splitting.
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