Superhydrophilic Graphdiyne Accelerates Interfacial Mass/Electron Transportation to Boost Electrocatalytic and Photoelectrocatalytic Water Oxidation Activity

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作者
Jian Li,Xin Gao,Zhenzhu Li,Jing‐Hao Wang,Lei Zhu,Yin Chen,Yang Wang,Xu‐Bing Li,Zhongfan Liu,Jin Zhang,Chen‐Ho Tung,Li‐Zhu Wu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:29 (16) 被引量:110
标识
DOI:10.1002/adfm.201808079
摘要

Abstract Graphdiyne (GDY), with a highly π‐conjugated structure of sp 2 ‐ and sp‐hybridized carbon, has triggered a huge interest in water splitting. However, all of the systems perform with no consideration of the surface wettability of GDY. Herein, for the first time, the fabrication of superhydrophilic GDY electrode via air‐plasma for oxygen evolution is described. As a representative catalyst, ultrathin CoAl‐LDH (CO 3 2− ) nanosheets have been successfully assembled onto the superhydrophilic GDY electrostatically. The resulting superhydrophilic CoAl‐LDH/GDY electrode exhibites superior activity with an overpotential of ≈258 mV to reach 10 mA cm −2 . The turnover frequency (TOF) is calculated to be ≈0.60 s −1 at η = 300 mV, which is the best record in both CoAl‐based and GDY‐based layered double hydroxides (LDH) electrocatalysts for oxygen evolution. Density functional theory (DFT) calculations reveal that superhydrophilic GDY has stronger interactions with catalysts and attracts H 2 O molecules around catalysts, thus facilitating interfacial mass/electron transportation. Further, the fabrication is capable of improving the photoelectrochemical oxygen evolution activity remarkably. The results show the great potential of superhydrophilic GDY to boost water oxidation activity by promoting interfacial mass/electron transportation.

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