Electronic modulation of sprout-shaped NiCoP nanoarrays by N and Ce doping for efficient overall water splitting

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作者
Ting Zhao,Guan‐Cheng Xu,Bingbing Gong,Jiahui Jiang,Li Zhang
出处
期刊:Nano Research [Springer Science+Business Media]
卷期号:17 (1): 282-289 被引量:51
标识
DOI:10.1007/s12274-023-5769-9
摘要

Bifunctional catalysts for hydrogen/oxygen evolution reactions (HER/OER) are urgently needed given the bright future of water splitting hydrogen production technology. Here, the self-supporting N and Ce dual-doped NiCoP nanoarrays (denoted N,Ce-NiCoP/NF) grown on Ni foam are successfully constructed. When the N,Ce-NiCoP/NF simultaneously acts as the HER and OER electrodes, the voltages of 1.54 and 2.14 V are obtained for driving 10 and 500 mA·cm−2 with a robust durability, and demonstrate its significant potential for practical water electrolysis. According to both experiments and calculations, the electronic structure of NiCoP may be significantly altered by strategically incorporating N and Ce into the lattice, which in turn optimizes the Gibbs free energy of HER/OER intermediates and speeds up the water splitting kinetics. Moreover, the sprout-shaped morphology significantly increases the exposure of active sites and facilitates charge/mass transfer, thereby augmenting catalyst performance. This study offers a potentially effective approach involving the regulation of anion and cation double doping, as well as architectural engineering, for the purpose of designing and optimizing innovative electrocatalysts.
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