Regulation of electron density redistribution for efficient alkaline hydrogen evolution reaction and overall water splitting

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作者
Baojie Zhang,Ningning Zhang,Gang Zhao,Lan Mu,Wenbo Liao,Shipeng Qiu,Xijin Xu
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:665: 1054-1064 被引量:32
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2024.04.002
摘要

The rational design of morphology and heterogeneous interfaces for non-precious metal electrocatalysts is crucial in electrochemical water decomposition. In this paper, a bifunctional electrocatalyst (Ni/NiFe LDH), which coupling nickel with nickel–iron layer double hydroxide (NiFe LDH), is synthesized on carbon cloth. At current density of 10 mA cm−2, the Ni/NiFe LDH exhibits a low hydrogen evolution reaction (HER) overpotential of only 36 mV due to the accelerated electrolyte penetration, which is caused by superhydrophilic interface. Moreover, an alkaline electrolyzer is formed and provide a current density of 10 mA cm−2 with a voltage of only 1.49 V. It is confirmed by the density functional theory (DFT) that electron from the Ni layer is transferred to NiFe LDH layer, redistributing the local electron density around the heterogeneous phase interface. Thus, the Gibbs free energy for hydrogen adsorption is optimized. This work provides a promising strategy for the rational regulation of electrons at heterogeneous interfaces and the synthesis of flexible electrocatalysts.

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