Rational design of ultrahigh porosity Co foam supported flower-like FeNiP-LDH electrocatalysts towards hydrogen evolution reaction

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作者
Xuefeng Liu,Yuantao Pei,Liang Huang,Wen Lei,Faliang Li,Yage Li,Haijun Zhang,Quanli Jia,Shaowei Zhang
出处
期刊:Catalysis Today [Elsevier]
卷期号:400-401: 6-13 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.cattod.2021.11.011
摘要

The development of high-efficiency, stable and low-cost electrocatalysts is a matter of cardinal significance for large-scale electrolytic hydrogen production from water. In this study, we report a hierarchical electrocatalyst of flower-like FeNiP-LDH (FeNiP on layered double hydroxide) loaded on ultrahigh porosity Co foam (CF). The structure/component superiorities and hydrogen evolution reaction (HER) performance of this electrode were examined in detail. In alkaline solution, the resulting FeNiP-LDH/CF yields a current density of 10 mA/cm 2 at an overpotential of − 39 mV, which is superior than most documented transition metal phosphides electrocatalysts and even Pt catalyst (~ −53 mV). In particular, this electrode with an undamaged microstructure can maintain its HER activity over 16 h at high current density of 500–600 mA/cm 2 . Such remarkable HER performance originates from the satisfactory porous nature of Co foam as well as the special surface structure and electronic properties of phosphide/hydroxide. This work not only offers a viable modular approach for the synthesis of high-performance HER electrocatalysts, but also allows an in-depth understanding of structure-activity relationships of multistage 3D materials for energy and catalysis application. • Co foam as a current collector provides greater specific surface area and porosity. • The hierarchical FeNiP-LDH catalyst shows promoted HER activity and cyclic stability. • Only an overpotential of − 39 mV is required to reach 10 mA/cm 2 current density. • DFT calculation proves that FeNiP has a comparable H adsorption energy to that of Pt.

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