Modulating the Electronic Structure of Ni/NiO Nanocomposite with High‐Valence Mo Doping for Energy‐Saving Hydrogen Production via Boosting Urea Oxidation Kinetics

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作者
V. Maheskumar,Ahreum Min,Cheol Joo Moon,Raja Arumugam Senthil,Myong Yong Choi
出处
期刊:Small structures [Wiley]
卷期号:4 (12) 被引量:86
标识
DOI:10.1002/sstr.202300212
摘要

Electrocatalytic urea oxidation reaction (UOR) has emerged as a promising alternative to the anodic oxygen evolution reaction (OER) in water electrolysis. However, UOR faces challenges like slow kinetics, high energy barriers, and a complex mechanism, necessitating the development of efficient electrocatalysts. Herein, a rapid method is proposed for synthesizing Mo‐doped Ni/NiO (Ni/MNO) nanocomposite as a highly effective UOR electrocatalyst. Mo doping oxidizes Ni 2+ to Ni 3+ , creating abundant active sites for UOR. The Ni/MNO catalyst exhibits remarkable activity for both OER and UOR due to Mo doping, structural modulation, increased active sites, and the presence of Ni 3+ ions. Optimized Ni/MNO‐10 shows a low OER overpotential of 280 mV and a UOR working potential of 1.37 V versus reversible hydrogen electrode at 10 mA cm −2 , with exceptional stability over 12 h of continuous electrolysis. Notably, urea‐assisted water splitting requires only 1.45 V for 10 mA cm −2 , significantly less than the overall water splitting voltage (1.65 V), indicating energy‐efficient hydrogen production. Moreover, the Ni/MNO catalyst exhibits outstanding long‐term stability. This work presents a rapid and effective approach to synthesizing cost‐effective and efficient electrocatalysts for clean energy production and wastewater treatment.
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