Electronic structure modulation and morphological engineering of trifunctional NixCoyP electrode for ultrastable overall water splitting at 1 A cm−2 and efficient biomass oxidation valorization

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作者
Liyan Wang,Zhaokun Wang,Liang Chu,Zhi Huang,Mu Yang,Ge Wang
出处
期刊:International Journal of Hydrogen Energy [Elsevier BV]
卷期号:64: 830-841 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.ijhydene.2024.03.305
摘要

The development of transition metal electrocatalysts with excellent HER, OER and HMFOR activity can accelerate the achievement of "carbon peaking and carbon neutrality". Herein, we report a simple structure modulation and morphological strategy for constructing NixCoyP-3 nanoneedles array with superhydrophilic/aerophobic surface. The small and well-dispersed nanoneedles can expose a larger electrochemical surface area. It has good mechanical stability, which can withstand the impact of violent bubbles at ampere-level current densities. NixCoyP-3 has a stronger H2O adsorption capacity than Ni2P, and can promote the adsorption and desorption of H* to facilitate the HER process. During the OER process, the formation of the NixCoyP-3/NixCoyOOH heterostructure is an important factor to stabilize oxygen evolution at ampere-level current densities. During the HMFOR process, NixCoyP-3 has a stronger HMF adsorption energy than Ni2P, and the generated FDCA can be desorbed from the NixCoyP-3 surface more easily. The overpotentials of the NixCoyP-3 are only 38.8 mV and 231.2 mV for HER and OER at 10 mA cm−2 in alkaline medium. When in the 1.0 M KOH + 50 mM HMF, only 1.37 V was required to reach a current density of 10 mA cm−2 of the NixCoyP-3 II NixCoyP-3 two-electrode system. NixCoyP-3 can drive 1000 mA cm−2 overall water splitting for 100 h of stable operation in 1 M KOH, validating its potential in industrial hydrogen production.
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