Crystalline–Amorphous Interface Coupling of Ni3S2/NiPx/NF with Enhanced Activity and Stability for Electrocatalytic Oxygen Evolution

材料科学 析氧 夹 无定形固体 联轴节(管道) 催化作用 氧气 化学工程 热稳定性 电化学 冶金 物理化学 复合材料 结晶学 有机化学 电极 化学 工程类
作者
Xinyu Wang,Xu Yu,Shuang Wu,Pinyi He,Fu Qin,Yongkang Yao,Jianliang Bai,Guojun Yuan,Lili Ren
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (12): 15533-15544 被引量:28
标识
DOI:10.1021/acsami.3c00547
摘要

The rational design of highly efficient and stable electrocatalysts for the oxygen evolution reaction (OER) is an urgent need but remains challenging for various sustainable energy systems. How to adjust the atomic structure and electronic structure of the active center is a key bottleneck problem. Accelerating the electron transfer process and the deep self-reconstruction of active sites could be a cost-effective strategy toward electrocatalytic OER catalyst development. Here, a crystalline-amorphous (c-a) coupled Ni3S2/NiPx electrocatalyst self-supported on nickel foam with an intimate interface was developed via a feasible solvothermal-electrochemistry method. The coupling interface of the crystalline structure with high conductivity and amorphous structure with numerous potential active sites could regulate the electronic structure and optimize the adsorption/desorption of O-containing species, ultimately resulting in high OER catalytic performance. The obtained Ni3S2/NiPx/NF presents a low OER overpotential of 265 mV to obtain 10 mA·cm-2 and a small Tafel slope of 51.6 mV·dec-1. Also, the catalyst with the coupled interface exhibited significantly enhanced long-term stability compared to the other two catalysts, with <5% decay in OER activity over 20 h of continuous operation, while that of Ni3S2/NF and NiPx/NF decreased by about 30 and 50%, respectively. This study provides inspiration for other energy conversion reactions in optimizing the performance of catalysts by coupling crystalline-amorphous structures.

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