Vanadium‐Doped Heterointerfaced Ni3N‐MoOx Nanosheets with Optimized H and H2O Adsorption for Effective Alkaline Hydrogen Electrocatalysis

电催化剂 过电位 催化作用 材料科学 吸附 无机化学 磷化物 化学工程 化学 物理化学 电极 电化学 冶金 有机化学 工程类 生物化学
作者
Jin‐Tao Ren,Dandan Yang,Lei Chen,Zhong‐Yong Yuan
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (52): e2406335-e2406335 被引量:20
标识
DOI:10.1002/smll.202406335
摘要

Nickel (Ni)-based materials represent a compelling avenue as platinum alternatives in the realm of alkaline hydrogen electrocatalysis. However, conventional nickel nitrides (Ni3N) have long been hindered by sluggish hydrogen evolution kinetics in alkaline environments, owing to inadequate adsorption strengths of both hydrogen and water molecules. Herein, a novel approach is presented involving the design of vanadium (V)-doped Ni3N/MoOx heterogeneous nanosheets (V-Ni3N@MoOx), engineered to achieve optimized adsorption strengths for hydrogen evolution and oxidation reactions (HER/HOR). Theoretical insights underscore the superior catalytic performance of this composite, attributed to a synergistic interplay between unique V doping and the heterointerfaced structure. This synergistic effect not only fine-tunes the electronic structure, establishing an optimal d band center to mitigate proton over-bonding, but also ameliorates the energy barrier through enhanced H2O dissociation capability. Consequently, V-Ni3N@MoOx manifests remarkable catalytic activities, evincing an overpotential of 56 mV at 10 mA cm-2 for HER and an exchange current density of 1.91 mA cm-2 for HOR in alkaline media. Notably, the stability assessment reveals the enduring performance of V-Ni3N@MoOx for HER/HOR, exhibiting no activity decay over extended operational durations. This study underscores the efficacy of heterogeneous interface modulation as a transformative strategy in designing Ni-based materials for alkaline hydrogen electrocatalysis.
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