Spinel‐Type Metal Oxides with Tailored Amorphous/Crystalline Heterointerfaces for Enhanced Electrocatalytic Water Splitting

材料科学 分解水 尖晶石 无定形固体 金属 化学工程 无机化学 冶金 结晶学 光催化 催化作用 生物化学 工程类 化学
作者
Mengying Wang,Xufang Feng,Shan Li,Yuxing Ma,Yuxin Peng,Shujiao Yang,Yining Liu,Haitao Lei,Jingshuang Dang,Wei Zhang,Rui Cao,Haoquan Zheng
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (51) 被引量:80
标识
DOI:10.1002/adfm.202410439
摘要

Abstract Metal oxides with spinel structure have garnered increasing attention as promising alternatives to noble metal‐based electrocatalysts. However, these electrocatalysts often fail to simultaneously exhibit high activity and stability for both hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER), limiting their applications in electrocatalytic water splitting. Herein, crystalline/amorphous heterogeneous interfaces are successfully introduced into spinel NiCo 2 O 4 nanosheets, which are grown in situ on carbon cloth (CC), denoted as NiCo 2 O 4 ‐B‐CC. The amorphous/crystalline heterostructures combine the advantages of both phases in electrocatalysts. The amorphous phase of the spinel NiCo 2 O 4 nanosheets modulates the electron density, provides abundant oxygen single vacancies as active sites, and enhances the corrosion resistance, while the crystalline phase improves conductivity. Density functional theory (DFT) calculations are performed to investigate the influence of surface oxygen single vacancy (SV O ) on the activity of the OER and HER processes. The NiCo₂O₄‐B‐CC exhibits overpotentials of only 26 mV for HER and 215 mV for OER at a current density of 10 mA cm −2 . It exhibits excellent electrocatalytic performance for water splitting, achieving a current density of 400 mA cm −2 at an applied voltage of 2.0 V. The construction of crystalline/amorphous heterogeneous interfaces in electrocatalysts provides novel approach for enhancing the electrocatalytic performance of metal oxides in water splitting.
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