Multi-site trifunctional hydrangea-like electrocatalysts for efficient industrial-level water/urea electrolysis with current density exceeding 1000 mA cm−2

析氧 制氢 阳极 分解水 催化作用 电化学 电解 化学工程 电解水 材料科学 电催化剂 碱性水电解 无机化学 化学 电极 电解质 有机化学 工程类 物理化学 光催化
作者
Liling Liao,Dongyang Li,Rong Xiang,Qian Dang,Haiqing Zhou,Yong Zhang,Shaobin Tang,Yu Fang
出处
期刊:Science China. Materials [Springer Nature]
卷期号:66 (9): 3520-3529 被引量:29
标识
DOI:10.1007/s40843-023-2544-5
摘要

Splitting water into hydrogen by electrolysis using renewable electricity is one of the promising routes for green hydrogen production. The key dilemma for this electrochemical route is the extremely high overpotentials required for oxygen evolution reaction at the anode. Innovative strategies are desirable to fabricate inexpensive metal-based multifunctional catalysts with robust catalytic performance and large-current durability for electrochemical hydrogen production in freshwater or urea-containing water. Here we report the rational design and synthesis of hydrangea-like CoP/Ni3FeN heterostructure arrays as excellent multifunctional electrocatalysts for both alkaline water and urea electrolysis. This catalyst presents superb trifunctional catalytic activities and outstanding large-current durability in basic media, requiring ultralow potentials of −0.160, 1.538 and 1.419 V to facilitate hydrogen, oxygen evolution and urea oxidation reactions (HER, OER and UOR) at an extremely large current density of 1000 mA cm−2, respectively. Remarkably, the as-constructed two-electrode cells using this electrocatalyst as both the cathode and anode demand extremely low cell voltages of 1.577 and 1.668 V to deliver 500 mA cm−2 stably for urea and water electrolysis, respectively, suggesting its superb activity and outstanding stability for trifunctional catalysis. Operando Raman spectroscopic studies in combination with density functional theory calculations validate that the CoP/Ni3FeN hybrid can greatly facilitate the formation of active metal (oxy)hydroxide species for both OER and UOR, and also reduce the adsorption energy barriers of *H2O and *H intermediates for HER. This work provides an effective pathway for developing multifunctional catalysts for electrochemical hydrogen production at low voltages whenever fresh or urea-containing water is available.

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
深情安青应助Unpredictable采纳,获得10
1秒前
1秒前
研友_8KAzAn发布了新的文献求助10
1秒前
热心雨南完成签到 ,获得积分10
4秒前
温暖如风发布了新的文献求助10
5秒前
danli发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
kingwill发布了新的文献求助150
7秒前
7秒前
zho应助zsy采纳,获得10
8秒前
生椰拿铁完成签到 ,获得积分10
9秒前
10秒前
科研通AI6应助lsw采纳,获得10
10秒前
不会游泳的鱼完成签到 ,获得积分10
12秒前
13秒前
yiyi发布了新的文献求助10
13秒前
长情的芝麻完成签到 ,获得积分10
13秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
15秒前
汴汴发布了新的文献求助10
16秒前
rora完成签到 ,获得积分10
17秒前
大桶茄子完成签到,获得积分10
17秒前
西因应助1776734134采纳,获得10
18秒前
bellaluna完成签到 ,获得积分10
18秒前
田様应助史萌采纳,获得10
18秒前
18秒前
19秒前
现实的又夏完成签到,获得积分10
20秒前
左欣岳完成签到 ,获得积分10
21秒前
Unpredictable发布了新的文献求助10
21秒前
123Y发布了新的文献求助10
21秒前
缥缈的闭月完成签到,获得积分10
22秒前
平常的毛豆应助NEU_ZJH采纳,获得30
23秒前
852应助傻傻的凌寒采纳,获得10
23秒前
情怀应助吃肉璇璇采纳,获得10
25秒前
火星上的小笼包完成签到,获得积分10
26秒前
coco完成签到,获得积分10
27秒前
临亦完成签到 ,获得积分10
29秒前
Su完成签到,获得积分10
31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
Encyclopedia of Agriculture and Food Systems Third Edition 2000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 临床微生物学程序手册,多卷,第5版 2000
King Tyrant 720
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
The Synthesis of Simplified Analogues of Crambescin B Carboxylic Acid and Their Inhibitory Activity of Voltage-Gated Sodium Channels: New Aspects of Structure–Activity Relationships 400
El poder y la palabra: prensa y poder político en las dictaduras : el régimen de Franco ante la prensa y el periodismo 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5598801
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4684195
关于积分的说明 14834179
捐赠科研通 4664847
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2537406
邀请新用户注册赠送积分活动 1504909
关于科研通互助平台的介绍 1470655