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Synergetic control of Ru/MXene 3D electrode with superhydrophilicity and superaerophobicity for overall water splitting

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作者
Aiqun Kong,Peng Mao,Hongzhi Gu,Shuchun Zhao,Ye Lv,Menghui Liu,Yawei Sun,Shengdong Dai,Yan Fu,Jinli Zhang,Wei Li
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:426: 131234-131234 被引量:69
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.131234
摘要

Synergetic control of active sites, electrolyte wetting and gas releasing is of vital importance for efficient electrocatalysts in water-splitting. Herein, a Ru/MXene 3D electrode, featuring both superaerophobicity and superhydrophilicity, is first synthesized on porous Ni foam with the aid of Ti3C2Tx nanosheets. The Ru/c-Ti3C2Tx/NF achieves the current densities of 10, 100, 500, 1000 mA/cm2 at overpotentials of 37, 113, 219 and 320 mV respectively, with the Tafel slope of 60 mV/dec for hydrogen evolution reaction in alkaline media. It remains stable at 100 mA/cm2 during continuous electrolysis of 12 h. The Ru/c-Ti3C2Tx/NF demonstrates excellent overall water splitting performance, affording a low voltage of 1.53 V at 10 mA/cm2. In combination with DFT calculation, it illustrates that the enhanced HER performance of Ru/c-Ti3C2Tx/NF attributes to the synergetic modulation of Ru and Ti3C2Tx in the process of H2O dissociation and subsequent H2 formation, as well as superior wettability and rapid gas departure.
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