3D-Printed Hierarchically Micro–Nano-structured NiFe Catalysts for the Stable and Efficient Oxygen Evolution Reaction

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作者
Bo Zhou,Yang Tang,Zhiwei Jiao,Pingyu Wan,Qing Hu,Yang Tang
出处
期刊:ACS applied nano materials [American Chemical Society]
卷期号:6 (6): 4602-4609 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acsanm.3c00070
摘要

The high overpotential of the oxygen evolution reaction (OER) is the main obstacle to water electrolysis for green hydrogen production. NiFe-based materials are the potential non-precious metal electrocatalysts for the OER, but their poor stability and limited activity have been of concern. Herein, a three-dimensional self-supporting NiFe electrode is prepared by direct writing 3D printing using spherical powders of Ni and Fe metals followed by hydrothermal treatment at 130 °C in urea and NH4F mixed solution. The fabricated 3D micro–nano-structured NiFe electrode presents an excellent OER activity of 220 mV overpotential to reach 100 mA cm–2 with a Tafel slope of 49.1 mV dec–1 and stability up to 100 h in continuous or intermittent power supply. The hydrothermal treatment produces in situ growth of flower-like clusters of NiFe2O4 nanoneedles wrapped with FeOOH nanosheets on the surface of the 3D NiFe bimetal microsphere network, and the outstanding OER activity is attributed to a wide variety of interfaces and heterojunctions among metal microspheres, metal oxides, and hydroxides. This study provides an approach for preparing high-performance self-supporting electrodes for electrochemical processes.
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