Fluorine-triggered surface reconstruction of Ni3S2 electrocatalysts towards enhanced water oxidation

化学工程 材料科学 化学 纳米技术 冶金 工程类
作者
Qiucheng Xu,Mingshan Chu,Miaomiao Liu,Jiahao Zhang,Hao Jiang,Chunzhong Li
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:411: 128488-128488 被引量:74
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.128488
摘要

Developing efficient electrocatalysts to accelerate the rate-determining step of oxygen evolution reaction (OER) is a tough challenge to water electrolysis. Herein, we report a fluorinated Ni3S2 nanoarray electrocatalyst with Ni-F bonds enriched and low-crystalline ultrathin nanosheets on the surface, which are responsible for the rapid and deep electrochemical-transformation of active phase during OER process. Electrochemical characterizations indicate that the fluorinated Ni3S2 (F-Ni3S2) possesses a larger electrochemical active surface area, better conductivity and higher intrinsic OER activity (TOF) than the pristine Ni3S2. Consequently, the optimized F-Ni3S2 electrocatalyst shows a small overpotential of 239 mV at 10 mA cm−2 with a low Tafel slope of 36 mV dec−1, superior to most of reported Ni3S2-based electrocatalysts to date. Ex-situ structural analysis further reveals the Ni-F bonds can be easily activated with F loss under OER process, thus generating more highly active Ni-OOH species for accelerating rate-determining step (*O → *OOH). This work expands fluorine chemistry applications in designing high-activity electrocatalysts for energy-conversion.
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