Phase and crystallinity regulations of Ni(OH)2 by vanadium doping boost electrocatalytic urea oxidation reaction

过电位 电催化剂 交换电流密度 催化作用 化学 无机化学 塔菲尔方程 阳极 电化学 电极 物理化学 有机化学
作者
Qiuhan Cao,Yahui Yuan,Kaili Wang,Wenyu Huang,Yongjie Zhao,Xiujuan Sun,Rui Ding,Weiwei Lin,Enhui Liu,Ping Gao
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:618: 411-418 被引量:59
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2022.03.054
摘要

Direct urea fuel cell (DUFC) and overall urea splitting system have attracted considerable attention as promising choice for energy conversion. Whereas, the anodic half reaction of electrocatalytic urea oxidation reaction (UOR) in these systems awfully limited their practical application due to the complex 6-electron transfer process. Herein, vanadium doped nickel (V-Ni(OH)2) with highly efficient electrocatalytic activity toward UOR was developed by a simple coprecipitation method. The introducing of V not only promotes the phase transforming from inactive β-Ni(OH)2 to highly active α-Ni(OH)2, but also simultaneously modulates the electron environment of Ni, facilitating high valence species Ni3+ generation in low overpotential, enhancing the electrocatalytic activity potent of each Ni3+ site and speeding up the electrocatalytic reaction. The optimal V-Ni(OH)2 catalyst exhibits a summit current density of 241 mA cm-2 at 1.6 V vs. RHE, a Tafel slope of 32.15 mV dec-1, outperforming β-Ni(OH)2 and most catalysts that tested on glassy carbon electrode. Furthermore, the assembled direct urea hydrogen peroxide fuel cell (DUPFC) offers a maximum power density of 13.4 mW cm-2 at 20 °C. This work provides an example of combing phase-regulation and electron modulation method for effective UOR electrocatalysts design.
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