Ru Nanoparticles Modified and V-Doped NiFe-Layered Double Hydroxide as Efficient Electrocatalyst for Overall Urea Splitting

电催化剂 氢氧化物 兴奋剂 尿素 纳米颗粒 材料科学 无机化学 化学 核化学 电化学 化学工程 纳米技术 电极 物理化学 光电子学 有机化学 工程类
作者
Shuting Wang,Aize Hao,Zhiwei Liu
出处
期刊:ACS applied nano materials [American Chemical Society]
卷期号:7 (24): 28602-28611 被引量:45
标识
DOI:10.1021/acsanm.4c05845
摘要

Constructing low-cost, high-efficiency, and earth-abundant electrocatalysts for enhancing the energy efficiency of water splitting is highly desirable. Herein, we employed a facile strategy of V cation doping and Ru nanoparticles modification to construct a multifunctional NiFe-LDH electrocatalyst (Ru/V-NiFe-LDH) on a nickel foam (NF) substrate. This Ru/V-NiFe-LDH/NF catalyst exhibited exceptional catalytic activity (e.g., small overpotentials and a Tafel slope) and good stability in HER, OER, and UOR, indicating significantly lower than that of commercial Pt–C and RuO2. These excellent electrochemical properties primarily resulted from the effects of V doping and Ru nanoparticles modification, which altered the surface charge state of the NiFe-LDH matrix, led to electron rearrangement, accelerated charge transfer, provided more active sites, and enhanced intrinsic catalytic activity. Moreover, when assembled into a two-electrode system with Ru/V-NiFe-LDH/NF for overall water/urea splitting, a low cell voltage of 1.53 and 1.40 V @10 mA cm–2 was afforded. Furthermore, this system also exhibited outstanding stability, with only a 19% decay in high current density at 50 mA cm–2 after 48 h. These performances far surpass those of RuO2||Pt–C and most nonprecious-metal catalysts. This work highlights the rational design of high-performance multifunctional electrocatalysts for overall water/urea splitting applications.
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