Boosting Oxygen‐Evolving Activity via Atom‐Stepped Interfaces Architected with Kinetic Frustration

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作者
Rui Li,Ruoyu Wu,Zhibin Li,Jing Wang,Xiongjun Liu,Y. R. Wen,Fu‐Kuo Chiang,Shi‐Wei Chen,K.C. Chan,Zhaoping Lü
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (50) 被引量:23
标识
DOI:10.1002/adma.202206890
摘要

A highly active interface is extremely critical for the catalytic efficiency of an electrocatalyst; however, facilely tailoring its atomic packing characteristics remains challenging. Herein, a simple yet effective strategy is reported to obtain copious high-energy atomic steps at the interface via controlling the solidification behavior of glass-forming metallic liquids. By adjusting the chemical composition and cooling rate, highly faceted FeNi3 nanocrystals are in situ formed in an FeNiB metallic glass (MG) matrix, leading to the creation of order/disorder interfaces. Benefiting from the catalytically active and stable atomic steps at the jagged interfaces, the resultant free-standing FeNi3 nanocrystal/MG composite exhibits a low oxygen-evolving overpotential of 214 mV at 10 mA cm-2 , a small Tafel slope of 32.4 mV dec-1 , and good stability in alkaline media, outperforming most state-of-the-art catalysts. This approach is based on the manipulation of nucleation and crystal growth of the solid-solution nanophases (e.g., FeNi3 ) in glass-forming liquids, so that the highly stepped interface architecture can be obtained due to the kinetic frustration effect in MGs upon undercooling. It is envisaged that the atomic-level stepped interface engineering via the physical metallurgy method can be easily extended to other MG systems, providing a new and generic paradigm for designing efficient yet cost-effective electrocatalysts.

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