Amorphous P‐CoOX Promotes the Formation of Hypervalent Ni Species in NiFe LDHs by Amorphous/Crystalline Interfaces for Excellent Catalytic Performance of Oxygen Evolution Reaction

无定形固体 催化作用 材料科学 过电位 分解水 析氧 化学工程 制氢 电解水 电子转移 无机化学 电解 结晶学 化学 物理化学 电解质 光催化 电化学 工程类 生物化学 电极
作者
Huimin Xu,Chen‐Jin Huang,Hong‐Rui Zhu,Zhijie Zhang,Ting‐Yu Shuai,Qi‐Ni Zhan,V. Yu. Fominski,Gao‐Ren Li
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (37): e2400201-e2400201 被引量:19
标识
DOI:10.1002/smll.202400201
摘要

Water electrolysis has become an attractive hydrogen production method. Oxygen evolution reaction (OER) is a bottleneck of water splitting as its four-electron transfer procedure presents sluggish reaction kinetics. Designing composite catalysts with high performance for efficient OER still remains a huge challenge. Here, the P-doped cobalt oxide/NiFe layered double hydroxides (P-CoOX/NiFe LDHs) composite catalysts with amorphous/crystalline interfaces are successfully prepared for OER by hydrothermal-electrodeposition combined method. The results of electrochemical characterizations, operando Raman spectra, and DFT theoretical calculations have demonstrated the electrons in the P-CoOX/NiFe LDHs heterointerfaces are easily transferred from Ni2+ to Co3+ because that the amorphous configuration of P-CoOX can well induce Ni-O-Co orbital coupling. The electron transfer of Ni2+ to the surrounding Fe3+ and Co3+ will lead to the unoccupied eg orbitals of Ni3+ that can promote water dissociation and accelerate *OOH migration to improve OER catalytic performance. The optimized P-CoOX/NiFe LDHs exhibit superior catalytic performance for OER with a very low overpotential of 265 mV at 300 mA cm-2 and excellent long-term stability of 500 h with almost no attenuation at 100 mA cm-2. This work will provide a new method to design high-performance NiFe LDHs-based catalysts for OER.
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