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:14
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
77完成签到 ,获得积分10
1秒前
轻舟完成签到,获得积分10
1秒前
nbqgd完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
shiyue59发布了新的文献求助30
1秒前
1秒前
2秒前
奈何发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
21世纪还能学生物吗完成签到,获得积分10
3秒前
义气绿柳完成签到,获得积分10
3秒前
三有青年发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
丫丫发布了新的文献求助10
4秒前
无花果应助自在采纳,获得10
4秒前
qq完成签到,获得积分10
5秒前
偷看星星发布了新的文献求助10
5秒前
余弦完成签到 ,获得积分10
5秒前
Lch发布了新的文献求助10
6秒前
JamesPei应助三月采纳,获得10
6秒前
2936276825发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
完美世界应助封车车采纳,获得10
6秒前
虚幻的璟完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
DVD发布了新的文献求助10
7秒前
蔷薇发布了新的文献求助100
8秒前
脉动回不来完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
JamesPei应助Vi采纳,获得10
8秒前
9秒前
9秒前
CipherSage应助啊啊啊采纳,获得10
9秒前
10秒前
所所应助LRY采纳,获得10
10秒前
七月夏栀发布了新的文献求助10
10秒前
zyy完成签到 ,获得积分10
11秒前
三有青年完成签到,获得积分10
11秒前
高分求助中
Les chinois de jakarta: temples et vie collective 1000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
Social Psychology 800
基于锂离子电池正极材料回收的绿色溶剂开发及工程化应用研究 800
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7648410
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9221164
关于积分的说明 19793045
捐赠科研通 7214073
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3277887
关于科研通互助平台的介绍 2438931
邀请新用户注册赠送积分活动 2276170