A Self‐Assembled Hetero‐Structured Inverse‐Spinel and Anti‐Perovskite Nanocomposite for Ultrafast Water Oxidation

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作者
Nana Ma,Gao Chen,Yanping Zhu,Hainan Sun,Jie Dai,Hang Chu,Ran Ran,Wei Zhou,Rui Cai,Zongping Shao
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:16 (31) 被引量:46
标识
DOI:10.1002/smll.202002089
摘要

Abstract Spinel and perovskite with distinctive crystal structures are two of the most popular material families in electrocatalysis, which, however, usually show poor conductivity, causing a negative effect on the charge transfer process during electrochemical reactions. Herein, a highly conductive inverse spinel (Fe 3 O 4 ) and anti‐perovskite (Ni 3 FeN) hetero‐structured nanocomposite is reported as a superior oxygen evolution electrocatalyst, which can be facilely prepared based on a one‐pot synthesis strategy. Thanks to the strong hybridization between Ni/Fe 3d and N 2p orbitals, the Ni 3 FeN is easily transformed into NiFe (oxy)hydroxide as the real active species during the oxygen evolution reaction (OER) process, while the Fe 3 O 4 component with low O‐p band center relative to Fermi level is structurally stable. As a result, both high surface reactivity and bulk electronic transport ability are reached. By directly growing Fe 3 O 4 /Ni 3 FeN heterostructure on freestanding carbon fiber paper and testing based on the three‐electrode configuration, it requires only 160 mV overpotential to deliver a current density of 30 mA cm −2 for OER. Also, negligible performance decay is observed within a prolonged test period of 100 h. This work sheds light on the rational design of novel heterostructure materials for electrocatalysis.

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