Synergistic Incorporating RuO2 and NiFeOOH Layers onto Ni3S2 Nanoflakes with Modulated Electron Structure for Efficient Water Splitting

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作者
Hongmei Zhang,Chu Chen,Xueyan Wu,Changwu Lv,Yan Lv,Jixi Guo,Dianzeng Jia
出处
期刊:Small methods [Wiley]
卷期号:6 (9) 被引量:15
标识
DOI:10.1002/smtd.202200483
摘要

Synergistic electronic modulations is an effective strategy to develop efficient and stable electrocatalysts for the electrochemical hydrogen production via water splitting. Herein, tremella-like Ni3 S2 @RuO2 and Ni3 S2 @NiFeOOH heterostructures catalysts are constructed on Ni foams (NF) by coupling RuO2 and NiFeOOH on Ni3 S2 nanoflake arrays. The resulting Ni3 S2 @RuO2 /NF electrode exhibits top-level hydrogen evolution reaction electrocatalysis with an extremely low overpotential of 12 mV at 10 mA cm-2 and a Tafel slope of 30.7 mV dec-1 , as well as the as-obtained Ni3 S2 @NiFeOOH/NF electrode with tunable binding energy for OH* intermediates shows remarkable oxygen evolution reaction electrocatalysis with an overpotential of 227 mV at 10 mA cm-2 . The electrolyzer employing Ni3 S2 @RuO2 /NF electrode for cathodic H2 production and Ni3 S2 @NiFeOOH/NF for anodic O2 production merely needs a low voltage of 1.47 V to drive 10 mA cm-2 with excellent durability. The combined theoretical calculation and X-ray photoelectron spectroscopy investigation reveal that heterogeneous configuration can induce electron transfer from Ni3 S2 to RuO2 through NiRu/SRu bonds, and thus tailor the d-band center and optimize the activated H2 O/H* Gibbs free energies for enhanced hydrogen evolution reaction on Ni3 S2 @RuO2 . This study may shed new light on the construction of heterostructures as highest-performing electrocatalysts and offer unique insight into the theory mechanism.
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