Exceptional Performance of Hierarchical Ni–Fe (hydr)oxide@NiCu Electrocatalysts for Water Splitting

过电位 材料科学 析氧 双功能 分解水 氧化物 氢氧化物 催化作用 过渡金属 化学工程 电解 合金 电化学 纳米技术 无机化学 冶金 化学 电极 物理化学 电解质 生物化学 光催化 工程类
作者
Yongfang Zhou,Zixu Wang,Ziyan Pan,Le Liu,Jingyu Xi,Xuanli Luo,Yi Shen
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:31 (8): e1806769-e1806769 被引量:185
标识
DOI:10.1002/adma.201806769
摘要

Abstract Developing low‐cost bifunctional electrocatalysts with superior activity for both the oxygen evolution reaction (OER) and hydrogen evolution reaction (HER) is of great importance for the widespread application of the water splitting technique. In this work, using earth‐abundant transition metals (i.e., nickel, iron, and copper), 3D hierarchical nanoarchitectures, consisting of ultrathin Ni–Fe layered‐double‐hydroxide (Ni–Fe LDH) nanosheets or porous Ni–Fe oxides (NiFeO x ) assembled to a metallic NiCu alloy, are delicately constructed. In alkaline solution, the as‐prepared Ni–Fe LDH@NiCu possesses outstanding OER activity, achieving a current density of 10 mA cm −2 at an overpotential of 218 mV, which is smaller than that of RuO 2 catalyst (249 mV). In contrast, the resulting NiFeO x @NiCu exhibits better HER activity, yielding a current density of 10 mA cm −2 at an overpotential of 66 mV, which is slightly higher than that of Pt catalyst (53 mV) but superior to all other transition metal (hydr)oxide‐based electrocatalysts. The remarkable activity of the Ni–Fe LDH@NiCu and NiFeO x @NiCu is further demonstrated by a 1.5 V solar‐panel‐powered electrolyzer, resulting in current densities of 10 and 50 mA cm −2 at overpotentials of 293 and 506 mV, respectively. Such performance renders the as‐prepared materials as the best bifunctional electrocatalysts so far.
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