Facilitating interface charge transfer via constructing NiO/NiCo2O4 heterostructure for oxygen evolution reaction under alkaline conditions

非阻塞I/O 过电位 塔菲尔方程 析氧 分解水 碱性水电解 阳极 电解 材料科学 化学工程 电解质 阴极 电解水 电化学 电极 催化作用 化学 物理化学 光催化 生物化学 工程类
作者
Guoqiang Liu,Yuwen Cheng,Maoqin Qiu,Chengcheng Li,Anyang Bao,Zhongti Sun,Cuizhen Yang,Dongming Liu
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:643: 214-222 被引量:40
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2023.04.026
摘要

Designing high-activity electrocatalysts to enhance the slow multielectron-transfer process of the oxygen evolution reaction (OER) is of great importance for hydrogen generation. Here, we employ hydrothermal and subsequent heat-treatment strategies to acquire nanoarrays-structured NiO/NiCo2O4 heterojunction anchored Ni foam (NiO/NiCo2O4/NF) as efficient materials for catalyzing the OER in an alkaline electrolyte. Density functional theory (DFT) results demonstrate that NiO/NiCo2O4/NF exhibits a smaller overpotential than those of single NiO/NF and NiCo2O4/NF owing to interface-triggered numerous interface charge transfer. Moreover, the superior metallic characteristics of NiO/NiCo2O4/NF further enhance its electrochemical activity toward OER. Specifically, NiO/NiCo2O4/NF delivered a current density of 50 mA cm-2 at an overpotential of 336 mV with a Tafel slope of 93.2 mV dec-1 for the OER, which are comparable with those of commercial RuO2 (310 mV and 68.8 mV dec-1). Further, an overall water splitting system is preliminarily constructed via using a Pt net as cathode and NiO/NiCo2O4/NF as anode. The water electrolysis cell performs an operating voltage of 1.670 V at 20 mA cm-2, which outperform the Pt net||IrO2 couple assembled two-electrode electrolyzer (1.725 V at 20 mA cm-2). This study proposes an efficient route to acquire multicomponent catalysts with rich interfaces for water electrolysis.
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