Unveiling Role of Sulfate Ion in Nickel‐Iron (oxy)Hydroxide with Enhanced Oxygen‐Evolving Performance

过电位 材料科学 氢氧化物 析氧 电化学 硫脲 电解质 无机化学 浸出(土壤学) 化学工程 催化作用 电极 化学 冶金 物理化学 有机化学 土壤水分 土壤科学 工程类 环境科学
作者
Hanxiao Liao,Tao Luo,Pengfei Tan,Kejun Chen,Lili Lü,Yong Liu,Min Liu,Jun Pan
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:31 (38) 被引量:154
标识
DOI:10.1002/adfm.202102772
摘要

Abstract The rational design of effective catalysts for sluggish oxygen evolution reactions (OERs) is desired but challenging. Nickel‐iron (NiFe) (oxy)hydroxides are promising pre‐electrocatalysts for alkaline OER. However, OER performances are limited by the slow reconstruction process to generate active species of high‐valance NiFe oxyhydroxides. In this work, a sulfate ion (SO 4 2− ) modulated strategy is developed to boost the OER activity of NiFe (oxy)hydroxide by accelerating the electrochemical reconstruction of pre‐catalyst and stabilizing the reaction intermediate of OOH* during OER. The SO 4 2− decorated NiFe (oxy)hydroxide catalyst (NF‐S0.15) is fabricated via scalable anodization of NiFe foam in a thiourea‐dissolved electrolyte. The experimental and theoretical investigations demonstrate the dual effect of SO 4 2− on improving OER performances. SO 4 2− leaching is favorable for the electrochemical reconstruction to form active NiFeOOH under OER condition. Simultaneously, the residual SO 4 2− adsorbed on surface can stabilize the intermediate of OOH*, and thus enhance the OER performances. As expected, NF‐S0.15 delivers an ultralow overpotential of 234 mV to reach the current density of 50 mA cm −2 , a fast OER kinetics (27.7 mV dec −1 ), and a high stability for more than 100 h. This unique insights into anionic modification could inspire the development of advanced electrocatalysts for efficient OER.
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