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NiFe Layered‐Double‐Hydroxide‐Derived NiO‐NiFe2O4/Reduced Graphene Oxide Architectures for Enhanced Electrocatalysis of Alkaline Water Splitting

过电位 材料科学 电催化剂 非阻塞I/O 塔菲尔方程 分解水 石墨烯 催化作用 氢氧化物 析氧 氧化物 化学工程 氧化镍 无机化学 电化学 纳米技术 化学 冶金 光催化 电极 物理化学 工程类 生物化学
作者
Guoquan Zhang,Yanfang Li,Yufei Zhou,Fenglin Yang
出处
期刊:ChemElectroChem [Wiley]
卷期号:3 (11): 1927-1936 被引量:80
标识
DOI:10.1002/celc.201600301
摘要

Abstract Electrochemical water splitting is an environmentally friendly technology to store renewable but intermittent energy into hydrogen fuels. Nowadays, exploiting low‐costing, high‐performance, and robust catalysts for the electrochemical oxygen evolution reaction (OER) is essential to improve the overall efficiency of water splitting. Herein, the synthesis, structural characterization, and electrocatalytic OER performance of NiO‐NiFe 2 O 4 nanoparticles anchored on reduced graphite oxide frameworks (NiO‐NiFe 2 O 4 /rGO) were investigated. Facile thermal annealing of the NiFe layered double hydroxide (NiFe‐LDH) precursor led to the formation of highly dispersible NiO‐NiFe 2 O 4 nanoparticles (20–30 nm in size) across the rGO substrate with a NiO/NiFe 2 O 4 molar ratio up to 4.42. In contrast to the nanostructured NiFe‐LDH/rGO catalyst, the NiO‐NiFe 2 O 4 /rGO nanohybrid exhibits a lower OER onset potential ( E onset =1.436 V vs. RHE), affords a smaller overpotential of 296 mV, and achieves a current density of 10 mA cm −2 with a Tafel slope of about 43 mV dec −1 ; these values are comparable to those of the benchmark IrO 2 catalyst. The synergy between the abundant catalytically active sites through good dispersion of NiO‐NiFe 2 O 4 across the rGO substrate and fluent electron transport arising from the rGO and NiFe 2 O 4 components results in the outstanding electrocatalytic activity. The extremely high catalytic activity, facile synthesis, and low‐cost of the NiO‐NiFe 2 O 4 /rGO nanohybrid make it a very promising catalyst for the OER.
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