Vertically Staggered Porous Ni2P/Fe2P Nanosheets with Trace Ru Doping as Bifunctional Electrocatalyst for Alkaline Seawater Splitting

双功能 电催化剂 材料科学 析氧 海水 分解水 无机化学 过电位 电解 化学工程 催化作用 物理化学 电极 海洋学 电化学 化学 电解质 生物化学 光催化 工程类 地质学
作者
Xiaojing Li,Tingting Wu,Na Li,Shuting Zhang,Wenjiao Chang,Jing‐Qi Chi,Xiaobin Liu,Lei Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (34) 被引量:13
标识
DOI:10.1002/adfm.202400734
摘要

Abstract Designing a bifunctional electrocatalyst with high performance and low‐cost is of great significance to promote the large‐scale application of water splitting. Herein, porous Ru‐Ni2P/Fe2P heterojunction nanosheets with a vertically staggered structure are rationally fabricated to boost alkaline seawater splitting under large current densities. The Ru‐Ni2P/Fe2P catalyst exhibits remarkable activity in alkaline media, requiring only 274 and 331 mV at a large current density of 1000 mA cm −2 for hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER), respectively. Additionally, the NiFeOOH layer formed on the surface of Ru‐Ni2P/Fe2P is proposed as the active phase to promote the OER performance. Furthermore, an anion exchange membrane (AEM) electrolyzer assembled by Ru‐Ni2P/Fe2P electrocatalyst exhibits excellent long‐term durability over 100 h, achieving a current density of 500 mA −2 at 2.0 V in alkaline seawater at 60 °C. Theoretical calculations reveal that the Ni2P/Fe2P heterojunction integration with trace Ru leads to balanced adsorption and desorption properties. Moreover, the active sites of Ru‐Ni2P/Fe2P are confirmed, in which Ni site is favorable for HER and Fe site is conducive to OER. This work provides an insight into designing a highly efficient and cost‐effective bifunctional electrocatalyst for overall seawater splitting.
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