Hierarchical Porous Prism Arrays Composed of Hybrid Ni–NiO–Carbon as Highly Efficient Electrocatalysts for Overall Water Splitting

材料科学 非阻塞I/O 分解水 多孔性 碳纤维 化学工程 电催化剂 棱镜 纳米技术 电化学 电极 催化作用 复合材料 冶金 光催化 复合数 光学 物理化学 物理 工程类 化学 生物化学
作者
Wen Zhou,Xue Feng Lu,Junjia Chen,Tao Zhou,Pei‐Qin Liao,Mingmei Wu,Gao‐Ren Li
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:10 (45): 38906-38914 被引量:64
标识
DOI:10.1021/acsami.8b13542
摘要

Searching for an economical and efficient water splitting electrocatalyst is still a huge challenge for hydrogen production. This work reports one-step synthesis of hierarchical porous prism arrays (HPPAs) composed of Ni-NiO nanoparticles embedding uniformly in graphite carbon (Ni-NiO/C HPPAs), which is derived from metal-organic framework (CPO-27-Ni) prism arrays grown on nickel foam (NF). Remarkable features of the prism arrays, synergistic effect of Ni-NiO/C, porous graphite carbon, high conductive NF, and good contact between catalyst and current collector result in excellent electrocatalytic performance of Ni-NiO/C HPPAs@NF. Ni-NiO/C HPPAs@NF shows a small overpotential of ∼49.48 mV at the current density of 10 mA cm-2, low Tafel slope of 74 mV dec-1 and robust stability for hydrogen evolution reaction (HER) in alkaline media. Especially, the overpotential for HER of Ni-NiO/C HPPAs@NF is only ∼132 mV at the current density of 185 mA cm-2, almost the same as the value from the Pt/C. Furthermore, for oxygen evolution reaction in basic media, Ni-NiO/C HPPAs@NF shows better catalytic activity, lower Tafel slope and higher durability than precious IrO2. The above finding offers an effective strategy to design the bifunctional electrocatalysts for overall water splitting.
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