NiCo layered double hydroxides/NiFe layered double hydroxides composite (NiCo-LDH/NiFe-LDH) towards efficient oxygen evolution in different water matrices

析氧 层状双氢氧化物 过电位 分解水 材料科学 塔菲尔方程 化学工程 催化作用 无机化学 复合数 化学 氢氧化物 电极 复合材料 电化学 生物化学 物理化学 光催化 工程类
作者
Jin Qian,Yichu Zhang,Zhijie Chen,Yufei Du,Bing‐Jie Ni
出处
期刊:Chemosphere [Elsevier]
卷期号:345: 140472-140472 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.chemosphere.2023.140472
摘要

Engineering robust non-noble metal electrocatalysts towards efficient impure water (e.g., seawater, wastewater) oxidation is a prospective approach to achieve carbon neutrality via accelerating green hydrogen energy development. Herein, a NiCo layered double hydroxides (LDH)/NiFe LDH composite (NiCo-LDH/NiFe-LDH) was developed for oxygen evolution reaction (OER) via a hydrothermal process-electrodeposition method. The optimal NiCo-LDH/NiFe-LDH-30 composite only needed an overpotential (η) of 240 mV to drive 100 mA/cm2 in alkalized freshwater, with a low Tafel slope of 16.6 mV/dec and good stability for over 90 h. Further analyses suggested that the strong interface interaction between NiCo-LDH and NiFe-LDH accelerated the oxygen gas bubble evolution and boosted interfacial charge transfer, and the formed built-in electric field and higher oxidation state species (metal oxyhydroxides) contributed to the high intrinsic catalytic activity. The NiCo-LDH/NiFe-LDH-30 composite also held excellent OER activities in different impure water environments, including alkaline 0.5 M NaCl solution (η100 = 333 mV), alkaline lake water (η100 = 345 mV), and alkaline wastewater treatment plant (WWTP) effluent (η100 = 320 mV). More importantly, the potential effects of Cl− and CO32− in impure water were revealed during the OER process. This work elaborates on the role of built-in electric field and the strong coupling interaction in composite catalysts, which pave the way for the design of cost-effective catalysts with excellent adaptability in different water environments.
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