Quantum dot-doped CeOx–NiB with modulated electron density as a highly efficient bifunctional electrocatalyst for water splitting

双功能 电催化剂 材料科学 分解水 析氧 电极 量子点 化学工程 催化作用 纳米技术 化学 电化学 光催化 物理化学 生物化学 工程类
作者
Huimin Wang,Tao Feng,Lincai Wang,Weiju Hao
出处
期刊:Nanoscale [Royal Society of Chemistry]
卷期号:15 (13): 6321-6332 被引量:12
标识
DOI:10.1039/d2nr06561d
摘要

Development of economical, efficient and durable non-noble metal electrocatalysts for the hydrogen/oxygen evolution reaction (HER/OER) holds great promise, but still faces great challenges. Herein, a strategy of doping metal borides with rare earth metal oxides and introducing silicon carbide (SiC) quantum dots has been explored to develop efficient bifunctional electrocatalysts. A novel electrocatalyst consists of SiC quantum dot-decorated CeOx-NiB supported on nickel foam via a one-step mild electroless plating reaction (denoted as CeOx-NiB/SiC@NF). Notably, the modulated electron density of the CeOx-NiB/SiC@NF electrode significantly boosts the electrochemically active surface area and electron transfer, and optimizes the hydrogen/water absorption free energy, which delivers current densities of 50 mA cm-2 and 10 mA cm-2 at overpotentials of only 131 mV and 234 mV for the HER and the OER, respectively. The target electrode requires only 1.43 V to provide 10 mA cm-2 for overall water splitting in 1.0 M KOH. Moreover, the electrode also exhibits good stability and durability at the industrial-grade current density (0.5-1 A cm-2). This work provides a new idea for the development of efficient and durable non-precious metal catalysts.
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