Ti3C2 mediates the NiFe-LDH layered electrocatalyst to enhance the OER performance for water splitting

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作者
Yaxun Sun,Ze Wang,Qianyu Zhou,Xin Li,Dongye Zhao,Bo Ding,Shifeng Wang
出处
期刊:Heliyon [Elsevier BV]
卷期号:10 (10): e30966-e30966 被引量:27
标识
DOI:10.1016/j.heliyon.2024.e30966
摘要

Oxygen evolution reaction (OER) is a very complex process with slow reaction kinetics and high overpotential, which is the main limitation for the commercial application of water splitting. Thus, it is of necessary to design high-performance OER catalysts. NiFe based layered double hydroxides (NiFe-LDHs) have recently gained a lot of attention due to their high reaction activity and simple manufacturing process. In this study, a novel electrocatalyst based on NiFe-LDH was constructed by introducing Ti 3 C 2 , which was utilized to modulate the structural and electronic properties of the electrocatalysts. Structural examinations reveal that the Ti 3 C 2 of 2D structure successfully dope the NiFe-LDHs nanosheets, forming NiFe-LDH/Ti 3 C 2 heterojunctions. Firstly, the heterojunction substantially reduces the charge transfer resistance, promoting the electron migration between the LDH nanosheets. Secondly, theoretical calculations demonstrate that the energy barrier between the rate-determining step from *OH to *O is lowered, favoring the formation of the reaction intermediates and thus the occurrence of OER. As a result, the composite electrocatalyst exhibits a low overpotential of 334 mV at a current density of 10 mA/cm 2 and a small Tafel slope of 55 mV/dec, which are superior to those of the NiFe-LDH by 11.2 % and 38.5 %, respectively. This study provides inspiration for promoting the performances of NiFe based electrocatalysts by utilizing 2D materials.
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