Laser‐Regulated CoFeRu‐LDH Nanostructures: Nitrite‐to‐Ammonia Production in Zn–Nitrite Battery and Oxygen Evolution in Water Electrolysis

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作者
Sieon Jung,Raja Arumugam Senthil,Cheol Joo Moon,Anuj Kumar,Mohd Ubaidullah,Myong Yong Choi
出处
期刊:Small [Wiley]
标识
DOI:10.1002/smll.202502821
摘要

Abstract Herein, the design and synthesis of Ru‐doped CoFe‐layered double hydroxide (CoFeRu─LDH) nanostructures is presented via an innovative yet straightforward pulsed laser method. The CoFeRu─LDH catalyst demonstrates outstanding electrocatalytic performance, achieving a high NH 4 + Faradaic efficiency (FE) of 89.65% at −0.7 V versus reversible hydrogen electrode for nitrite reduction reaction (NO 2 − RR) and a low overpotential of 297 mV at 10 mA cm −2 for oxygen evolution reaction (OER). Comprehensive in situ and ex situ analyses reveal the electrochemically energetic species formed on the CoFeRu─LDH surface during the NO 2 − RR and OER. Theoretical studies confirm that Ru doping plays an imperative role in tuning the electronic structure of CoFeRu─LDH, lowering its reaction barriers, and thereby remarkably enhancing its NO 2 − RR and OER performance. Specifically, a galvanic Zn–nitrite battery using CoFeRu─LDH as the cathode efficiently converts NO 2 − to NH 4 + with an FE of 96.8% while concurrently generating electricity with a power density of 4.14 mV cm −2 . Furthermore, pairing CoFeRu─LDH as the anode with Pt/C as the cathode in water electrolysis enables H 2 production at a low cell voltage of 1.57 V at 10 mA cm −2 . This study presents a new pathway to designing versatile, high‐performance electrocatalysts for sustainable energy conversion and the production of carbon‐free NH 3 and H 2 fuels.

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