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

塔菲尔方程 过电位 电催化剂 析氧 电化学 电解水 电解 化学工程 材料科学 化学 电极 物理化学 工程类 有机化学 电解质
作者
Qiucheng Xu,Mingshan Chu,Miaomiao Liu,Jiahao Zhang,Hao Jiang,Chunzhong Li
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:411: 128488-128488 被引量:125
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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