Engineering the strong metal–support interaction of Ni nanoparticles and MoO 2 nanowires for efficient hydrogen evolution reaction

过电位 材料科学 纳米线 催化作用 纳米颗粒 阴极 电解 阳极 纳米技术 碱性水电解 分解水 电子转移 制氢 吸附 析氧 电解水 工作职能 电流密度 化学工程 无机化学 电催化剂
作者
Jun-Lin Yan,De‐Li Tian,Lingfeng Yang,Min Xi,Youyu Long,Zitao Ni,Hua Zhang,Anran Chen
出处
期刊:Rare Metals [Springer Science+Business Media]
卷期号:44 (12): 10321-10333 被引量:5
标识
DOI:10.1007/s12598-025-03620-4
摘要

Abstract Developing highly active and cost‐effective catalysts for the hydrogen evolution reaction (HER) is crucial for alkaline water electrolysis, but it remains a significant challenge. Herein, nickel (Ni) nanoparticles composite partially confined in molybdenum dioxide (MoO 2 ) lattices was developed via a facile strong metal–support interaction (SMSI) tuning strategy. Experimental analyses revealed that the regulation of the electronic structure of Ni@MoO 2 by SMSI significantly alleviated the work function of Ni@MoO 2 , accelerating electron transfer and optimizing adsorption of hydrogen intermediates, thereby boosting the HER activity. The optimized Ni@MoO 2 catalyst exhibited an overpotential of only 18 and 30 mV to reach a current density of 10 mA cm −2 , in alkaline freshwater and seawater, respectively, surpassing the commercial Pt/C catalysts. A two‐electrode system with Ni@MoO 2 as a cathode required a voltage of 1.46 V to attain the current density of 10 mA cm −2 , with no performance degradation after 500 h. This two‐electrode configuration exhibited a solar‐to‐hydrogen conversion efficiency of up to 20.10% when used in constructing a solar‐powered water electrolysis electrolyzer. This study provides a promising strategy for designing stable and efficient catalysts for industrial hydrogen production.
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