Liquid Nitrogen Quenching‐Induced Orbital Occupancy Modulation for Optimized Intermediate Adsorption for Efficient Anion Exchange Membrane Water Electrolyzers

材料科学 阳极 电解 分解水 电解水 密度泛函理论 析氧 化学物理 吸附 化学工程 法拉第效率 离子 碱性水电解 异质结 电极 价(化学) 无机化学 猝灭(荧光) 工作(物理) 离子交换 纳米技术 氮气 饱和(图论) 电催化剂 可逆氢电极 氧化还原 光化学 制氢
作者
Tianqi Wang,Wenxin Guo,Dongxuan Guo,Ning Liu,Dawei Chu,Yue Li,Jinlong Li
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (32) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adfm.202520307
摘要

ABSTRACT The inherent stress in heterostructures destabilizes the crystal lattice, distorts intermediate adsorption, and increases the energy barrier of the potential‐determining step in anion exchange membrane water electrolyzers (AEMWE). Herein, an innovative liquid nitrogen quenching strategy is developed to induce a high‐spin to low‐spin transition in NiS x ‐based heterostructures through nitrogen incorporation, where the electron‐withdrawing effect modifies the local electronic valence state to optimize intermediate adsorption/desorption energetics and significantly reduce the energy barrier of the potential‐determining step. Consequently, the low‐spin state NiS x nanosheets demonstrate superior electrocatalytic performance, delivering low overpotentials of 78.1 mV for hydrogen evolution reaction (HER) and 210.0 mV for oxygen evolution reaction (OER) at ±10 mA cm −2 , respectively, while enabling efficient overall water splitting with a cell voltage of 1.59 V at 10 mA cm −2 . Meanwhile, the AEMWE with LNQ‐NiS x /NF anode maintains stable operation at 1.25 A cm −2 for over 150 h, showing merely 1.13 mV h −1 potential degradation. In situ characterization confirms robust structural stability and enhanced adsorption of reactive intermediates, while density functional theory (DFT) calculations verify the critical role of low‐spin state in reducing energy barriers. Overall, this work provides a rational design strategy for advanced water electrolyzer electrocatalysts by elucidating the spin state‐activity relationship.
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
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
刚刚
若一应助无限的千愁采纳,获得10
刚刚
刚刚
2秒前
AISIR发布了新的文献求助10
2秒前
zxcdsw应助李翔采纳,获得10
2秒前
vy完成签到,获得积分10
2秒前
打打应助xixi采纳,获得10
3秒前
结实鹰发布了新的文献求助10
3秒前
曲意风华发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
七薇完成签到,获得积分10
6秒前
萱萱完成签到,获得积分10
7秒前
乔清发布了新的文献求助10
7秒前
烟花应助风停了采纳,获得10
9秒前
copnzhsunny完成签到,获得积分10
10秒前
曲意风华完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
菜鸟发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
张开心应助欢喜的羊青采纳,获得10
14秒前
Akim应助Snieno采纳,获得10
14秒前
14秒前
科研通AI6.4应助钟钟采纳,获得10
15秒前
闪闪的小小完成签到 ,获得积分10
15秒前
王双燕完成签到,获得积分10
16秒前
Jasper应助Peterpk采纳,获得10
16秒前
情怀应助开放访波采纳,获得10
16秒前
干净成协发布了新的文献求助10
16秒前
桐桐应助Wang_ZiMo采纳,获得10
16秒前
科研通AI6.4应助Wang_ZiMo采纳,获得10
17秒前
文鸯发布了新的文献求助10
17秒前
酷波er应助Wang_ZiMo采纳,获得30
17秒前
丘比特应助Wang_ZiMo采纳,获得10
17秒前
复杂的鸿发布了新的文献求助10
17秒前
科研通AI6.4应助Wang_ZiMo采纳,获得10
17秒前
Oliver完成签到,获得积分10
17秒前
打打应助Wang_ZiMo采纳,获得10
17秒前
思源应助Wang_ZiMo采纳,获得10
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Reducing Compassion Fatigue, Secondary Traumatic Stress and Burnout 600
Comparative Elite Sport Development Systems, Structures and Public Policy 600
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Auslegungsgeschichte 500
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 500
What is the Future of Psychotherapy in Digital Age? Technology, AI Bots, and Psychotherapy after Covid 444
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7637061
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9210902
关于积分的说明 19757294
捐赠科研通 7204533
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3275618
关于科研通互助平台的介绍 2437313
邀请新用户注册赠送积分活动 2272822