Engineering Efficient Bifunctional Electrocatalyst of Ruthenium Nanocluster Heterointerface Integrated Nickel–Iron Diselenide for Alkaline Freshwater and Seawater Electrolysis

电催化剂 材料科学 双功能 电解 海水 二硒醚 无机化学 分解水 碱性水电解 电化学 化学工程 冶金 催化作用 电极 化学 海洋学 有机化学 物理化学 电解质 工程类 地质学 光催化
作者
Alagan Muthurasu,Logeshwaran Natarajan,Tae Woo Kim,Tae Hoon Ko,Young Jun Lee,Hak Yong Kim
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:17 (17): 25237-25252 被引量:9
标识
DOI:10.1021/acsami.4c22733
摘要

It is essential to develop effective and long-lasting electrocatalysts for seawater splitting to prevent the unwanted chlorine evolution reaction and withstand the corrosive nature of seawater in seawater electrolysis technology. In this study, a unique transition metal catalyst is developed to enhance seawater splitting. The catalyst is composed of a ruthenium (Ru) nanocluster anchored onto nickel-iron diselenide nanosheet arrays grown on nickel foam (Ru-MOF NixFe1-xSe2/NF). The Ru nanocluster and metal-organic framework-based Ni and Fe diselenide heterogeneous catalysts exhibit exceptional performance in sustaining high-current-density hydrogen evolution reactions (HERs) and oxygen evolution reactions (OERs) during seawater electrolysis. Consequently, OER requires minimal overpotentials of 250, 290, and 310, 390 mV, while HER needs overpotentials of 130, 199, and 189, 315 mV to attain current densities of 100 and 500 mA cm-2 in 1.0 M KOH and 1.0 M KOH + natural seawater. Moreover, it maintains stability for 100 h at a steady current density of 100 or 500 mA cm-2. Theoretical calculations indicate that including nanocluster Ru enhances the Gibbs free energy of adsorption for H2O molecules and intermediates in the HER/OER on metal selenide sites. This optimization leads to improved electrocatalytic water/seawater splitting. In the context of overall water splitting, the composite is an effective catalyst for both anode and cathode, needing voltages of 1.61, 1.68, and 1.71 V to obtain a current density of 100 mA cm-2 in alkaline freshwater, simulated seawater, and natural seawater. Particularly, it retains consistent performance during a 100 h test period, indicating a promising future for practical applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
量子星尘发布了新的文献求助30
1秒前
1秒前
香蕉觅云应助傲娇泥猴桃采纳,获得10
1秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
1秒前
平安喜乐发布了新的文献求助10
2秒前
寒冷的青筠完成签到 ,获得积分10
2秒前
赘婿应助天真的蜡烛采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
水星冲浪的猫完成签到,获得积分10
3秒前
xz完成签到,获得积分10
3秒前
领导范儿应助仁爱嫣采纳,获得10
4秒前
赵君仪完成签到,获得积分10
4秒前
粥粥发布了新的文献求助10
4秒前
研友_48y70n发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
汉堡包应助悦耳亦云采纳,获得30
5秒前
jwx发布了新的文献求助10
5秒前
mort给mort的求助进行了留言
5秒前
书蔬鱼猪发布了新的文献求助10
5秒前
我是老大应助爱笑若冰采纳,获得10
5秒前
errui完成签到,获得积分10
5秒前
刘宁完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
英姑应助paul采纳,获得10
6秒前
活泼天晴发布了新的文献求助10
7秒前
情怀应助JEK采纳,获得10
7秒前
呆呆完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
8秒前
559完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
李健的小迷弟应助lliinn0105采纳,获得10
9秒前
10秒前
CodeCraft应助wwj采纳,获得10
10秒前
李鱼丸发布了新的文献求助10
10秒前
lky发布了新的文献求助10
11秒前
GWNT发布了新的文献求助10
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Real World Research, 5th Edition 800
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5721955
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5267962
关于积分的说明 15295489
捐赠科研通 4871144
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2615838
邀请新用户注册赠送积分活动 1565623
关于科研通互助平台的介绍 1522543