Oxygen-Inserted Top-Surface Layers of Ni for Boosting Alkaline Hydrogen Oxidation Electrocatalysis

化学 催化作用 氢氧化物 吸附 无机化学 氧气 电子结构 碱金属 化学工程 物理化学 计算化学 有机化学 工程类
作者
Yana Men,Xiaozhi Su,Peng Li,Yue Tan,Chuangxin Ge,Shuangfeng Jia,Lei Li,Jianbo Wang,Gongzhen Cheng,Lin Zhuang,Shengli Chen,Wei Luo
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (28): 12661-12672 被引量:158
标识
DOI:10.1021/jacs.2c01448
摘要

Precisely tailoring the electronic structures of electrocatalysts to achieve an optimum hydroxide binding energy (OHBE) is vital to the alkaline hydrogen oxidation reaction (HOR). As a promising alternative to the Pt-group metals, considerable efforts have been devoted to exploring highly efficient Ni-based catalysts for alkaline HOR. However, their performances still lack practical competitiveness. Herein, based on insights from the molecular orbital theory and the Hammer-Nørskov d-band model, we propose an ingenious surface oxygen insertion strategy to precisely tailor the electronic structures of Ni electrocatalysts, simultaneously increasing the degree of energy-level alignment between the adsorbed hydroxide (*OH) states and surface Ni d-band and decreasing the degree of anti-bonding filling, which leads to an optimal OHBE. Through the pyrolysis procedure mediated by a metal-organic framework at a low temperature under a reducing atmosphere, the obtained oxygen-inserted two atomic-layer Ni shell-modified Ni metal core nanoparticle (Ni@Oi-Ni) exhibits a remarkable alkaline HOR performance with a record mass activity of 85.63 mA mg-1, which is 40-fold higher than that of the freshly synthesized Ni catalyst. Combining CO stripping experiments with ab initio calculations, we further reveal a linear relationship between the OHBE and the content of inserted oxygen, which thus results in a volcano-type correlation between the OH binding strength and alkaline HOR activity. This work indicates that the oxygen insertion into the top-surface layers is an efficient strategy to regulate the coordination environment and electronic structure of Ni catalysts and identifies the dominate role of OH binding strength in alkaline HOR.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Syang发布了新的文献求助10
刚刚
梁儒涛关注了科研通微信公众号
2秒前
2秒前
诚心百招发布了新的文献求助30
2秒前
俊逸夜蓉发布了新的文献求助10
2秒前
caiia完成签到,获得积分10
3秒前
xuhaoyuan发布了新的文献求助10
4秒前
风待完成签到,获得积分10
4秒前
huodian4发布了新的文献求助10
5秒前
billkin完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
7秒前
7秒前
张弛华完成签到,获得积分10
9秒前
风待发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
10秒前
TITUS发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
乐乐完成签到,获得积分20
12秒前
量子星尘发布了新的文献求助50
12秒前
无花果应助caiia采纳,获得30
12秒前
13秒前
水水小牛发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
xuhaoyuan完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
小女发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
炙热芷蕊发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
思源应助mic采纳,获得10
16秒前
16秒前
WJM完成签到,获得积分10
16秒前
小二郎应助Syang采纳,获得10
19秒前
una完成签到 ,获得积分10
19秒前
852发布了新的文献求助10
20秒前
拜拜拜发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
美好水池完成签到,获得积分10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
SOFT MATTER SERIES Volume 22 Soft Matter in Foods 1000
Zur lokalen Geoidbestimmung aus terrestrischen Messungen vertikaler Schweregradienten 1000
Storie e culture della televisione 500
Selected research on camelid physiology and nutrition 500
《2023南京市住宿行业发展报告》 500
Architectural Corrosion and Critical Infrastructure 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4886370
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4171318
关于积分的说明 12944769
捐赠科研通 3931831
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2157283
邀请新用户注册赠送积分活动 1175706
关于科研通互助平台的介绍 1080208