引入Mo₂C来构建NiFe层状双氧化物的多界面和异质连接,实现了性介质中的电催化总体水分裂

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 能源转换 能源转换

背景情况:

• 开发高效的氧进化反应 (OER) 和进化反应 (HER) 的电催化剂对于能源应用至关重要.
• 铁层双氧化物 (NiFe-LDH) 和碳化 (Mo2C) 是有前途的材料,但它们的独立性能需要改进.

研究的目的:

• 为了合成一个经济高效,高性能,稳定的异构电催化剂,用于整体的水分离.
• 研究NiFe-LDH,Mo2C和碳纳米圈之间的协同效应,以增强催化活性.

主要方法:

• 采用了两步综合策略来合成NiFe-LDH与Mo2C材料和碳纳米圈 (NiFe/MC/C) 异构相结合.
• 在1M KOH中,使用循环电压测量和时测量等技术评估了电化学性能.
• 进行密度函数理论 (DFT) 计算,以了解反应机制和能量障碍.

主要成果:

• 优化的NiFe/MC/C催化剂在10 mA cm−2.2时显示出OER的232 mV和HER的151 mV的低超电位.
• 使用1.0NiFe/MC/C的电解电池在50mA cm−2下实现了1.68V的低电压,用于整体的水分裂.
• 与NiFe-LDH相比,DFT的计算显示NiFe-LDH/Mo2C的速率决定步骤的能量障碍降低了,这表明OER性能提高了.

结论:

• 在异构结构内,NiFe-LDH和Mo2C之间的协同效应显著提高了水分裂效率.
• 开发的NiFe/MC/C催化剂为构建用于清洁生产的先进电催化剂提供了简单有效的策略.