Densifying Crystalline–Amorphous Ni3S2/NiOOH Interfacial Sites To Boost Electrocatalytic O2 Production

过电位 化学 无定形固体 析氧 电催化剂 X射线光电子能谱 化学工程 异质结 高分辨率透射电子显微镜 电化学 透射电子显微镜 材料科学 结晶学 物理化学 电极 工程类 光电子学
作者
Yilin Deng,Wei Lai,Lihong Ge,Hua Yang,Jian Bao,Bo Ouyang,Huaming Li
出处
期刊:Inorganic Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:62 (9): 3976-3985 被引量:23
标识
DOI:10.1021/acs.inorgchem.2c04437
摘要

The development of an efficient and low-cost electrocatalyst for oxygen evolution reaction (OER) is the key to improving the overall efficiency of water electrolysis. Here, we report the design of a three-dimensional (3-D) heterostructured Ni9S8/Ni3S2 precatalyst composed of unstable Ni9S8 and inert Ni3S2 components, which undergoes in situ electrochemical activation to generate an amorphous-NiOOH/Ni3S2 heterostructured catalyst. In situ Raman spectroscopy combined with ex situ characterizations, such as X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and transmission electron microscopy, reveals that during the activation, Ni9S8 loses the sulfur element to form nickel oxides and eventually transforms to amorphous NiOOH at O2-evolving potentials, while the Ni3S2 component is rather inert that its majority in the bulk remains, thus forming a 3-D congee-like NiOOH/Ni3S2 heterostructure with the Ni3S2 crystalline particles randomly dispersed among amorphous NiOOH species. Unlike the sparse heterostructure that consists of a layer of NiOOH on top of Ni3S2, our unique congee-like NiOOH/Ni3S2 heterostructure provides plentiful reactive amorphous-crystalline interfacial sites. Moreover, the partial electron transfer between the NiOOH and remaining Ni3S2, benefiting from their dense interfacial sites, contributes to a higher valence state of the Ni3+ active centers in NiOOH, hence optimizing the adsorption of OER intermediates. Density functional theory calculations further disclose that the electronic structure regulation not only optimizes the Gibbs free energy of intermediate adsorption but also tunes the OH* absorption behavior to be exothermic, elucidating the spontaneous occurrence of OH* absorption and hence improves the OER. Therefore, a low overpotential of only 197 mV at an O2-evolving current density of 10 mA/cm2, a small Tafel slope of 38.8 mV/dec, and good stability are achieved on the amorphous-NiOOH/crystalline-Ni3S2 heterostructured catalyst.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
人来人往完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
gi完成签到,获得积分10
2秒前
chenhuihuang完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
人来人往发布了新的文献求助10
4秒前
魔王降临发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
嗯啊完成签到,获得积分10
5秒前
单纯的晓刚完成签到,获得积分10
6秒前
好玩ab完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
7秒前
小小完成签到 ,获得积分10
8秒前
Priority完成签到,获得积分10
8秒前
硬汉的长强穴完成签到,获得积分10
9秒前
gi发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
顾矜应助阚曦采纳,获得30
10秒前
地沙坦完成签到,获得积分10
10秒前
CC完成签到 ,获得积分10
11秒前
11秒前
11秒前
frank发布了新的文献求助10
13秒前
科目三应助知识探索家采纳,获得10
14秒前
科研通AI2S应助TT2022采纳,获得10
15秒前
DXY发布了新的文献求助10
15秒前
无心的浩轩完成签到,获得积分10
17秒前
unchanged完成签到,获得积分10
17秒前
微风发布了新的文献求助10
17秒前
懵懂的毛豆应助kd采纳,获得20
18秒前
hukun100完成签到,获得积分10
18秒前
御风甜咖啡完成签到,获得积分10
19秒前
小沈发布了新的文献求助10
21秒前
frank完成签到,获得积分20
21秒前
大个应助温柔的海安采纳,获得10
21秒前
大气指甲油完成签到,获得积分10
23秒前
仰望苍穹完成签到,获得积分20
23秒前
鲤鱼一手完成签到,获得积分10
25秒前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind 1000
Technical Brochure TB 814: LPIT applications in HV gas insulated switchgear 1000
Immigrant Incorporation in East Asian Democracies 500
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
不知道标题是什么 500
A Preliminary Study on Correlation Between Independent Components of Facial Thermal Images and Subjective Assessment of Chronic Stress 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3965984
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3511325
关于积分的说明 11157405
捐赠科研通 3245882
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1793218
邀请新用户注册赠送积分活动 874262
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 804286