Lamella-heterostructured nanoporous bimetallic iron-cobalt alloy/oxyhydroxide and cerium oxynitride electrodes as stable catalysts for oxygen evolution

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作者
Shu‐Pei Zeng,Hang Shi,Tianyi Dai,Yang Liu,Zi Wen,Gao‐Feng Han,Tonghui Wang,Wei Zhang,Xingyou Lang,Weitao Zheng,Qing Jiang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1) 被引量:108
标识
DOI:10.1038/s41467-023-37597-4
摘要

Developing robust nonprecious-metal electrocatalysts with high activity towards sluggish oxygen-evolution reaction is paramount for large-scale hydrogen production via electrochemical water splitting. Here we report that self-supported laminate composite electrodes composed of alternating nanoporous bimetallic iron-cobalt alloy/oxyhydroxide and cerium oxynitride (FeCo/CeO2-xNx) heterolamellas hold great promise as highly efficient electrocatalysts for alkaline oxygen-evolution reaction. By virtue of three-dimensional nanoporous architecture to offer abundant and accessible electroactive CoFeOOH/CeO2-xNx heterostructure interfaces through facilitating electron transfer and mass transport, nanoporous FeCo/CeO2-xNx composite electrodes exhibit superior oxygen-evolution electrocatalysis in 1 M KOH, with ultralow Tafel slope of ~33 mV dec-1. At overpotential of as low as 360 mV, they reach >3900 mA cm-2 and retain exceptional stability at ~1900 mA cm-2 for >1000 h, outperforming commercial RuO2 and some representative oxygen-evolution-reaction catalysts recently reported. These electrochemical properties make them attractive candidates as oxygen-evolution-reaction electrocatalysts in electrolysis of water for large-scale hydrogen generation.
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