Synergistic interface engineering and structural optimization over hydroxide-phosphide nanoarray electrocatalysts for efficient alkaline water electrolysis

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作者
Fan Meng,Penghui Ren,Zhongmin Li,Ruopeng Li,Yaqiang Li,Huiling Zhang,Anmin Liu,V. V. Kondratiev,Oleg V. Levin,Jinqiu Zhang,Maozhong An,Peixia Yang
出处
期刊:Journal of Alloys and Compounds [Elsevier BV]
卷期号:946: 169465-169465 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.jallcom.2023.169465
摘要

Developing transitional metal-based electrocatalysts with outstanding oxygen evolution reaction (OER) and hydrogen evolution reaction (HER) performance is essential for energy-efficiency alkaline water electrolysis. Herein, a group of heterostructured electrocatalysts constructing of nickel-based hydroxide (NiX(OH)x, X = Co, Fe) nanosheets decorated on copper phosphide nanowires arrays,were fabricated. Both of the as-prepared NiCo(OH)x-CuP/CF and NiFe(OH)x-CuP/CF present outstanding HER and OER activity, with the overpotential of 79 and 202 mV to deliver 10 mA cm−2, respectively, along with considerable long-term stability. Encouragingly, the NiCo(OH)x-CuP/CF ǀǀ NiFe(OH)x-CuP/CF couple enables sustainable alkaline water electrolysis and powered by a solar-powered system. In-depth analyses elucidate that owing to the modulated heterogeneous interfacial states, both of the catalytic kinetics can be optimized targeting HER and OER, respectively. More significantly, a regulated electrode-electrolyte microenvironment induced by unique arrays nanostructure efficiently promote the electron-mass transfer capacity, thereby facilitating the catalytic activity expression. This work demonstrates the desirable catalytic performance by rationally designing of hydroxide-phosphide heterostructure, and highlights the structural features on catalytic performance promotion.
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