Tuning electronic property and surface reconstruction of amorphous iron borides via W-P co-doping for highly efficient oxygen evolution

过电位 析氧 无定形固体 催化作用 材料科学 硼化物 化学工程 无机化学 结晶学 物理化学 化学 电化学 冶金 工程类 电极 有机化学
作者
Zhijie Chen,Renji Zheng,Małgorzata Graś,Wei Wei,Grzegorz Lota,Hong Chen,Bing‐Jie Ni
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:288: 120037-120037 被引量:139
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2021.120037
摘要

Designing cost-effective oxygen evolution reaction (OER) electrocatalysts is essential for sustainable water splitting. Recently, amorphous transition metal borides (TMBs) as OER pre-catalysts have acquired growing attention due to their favorable characteristics such as high conductivity, compositional and structural flexibility. Nevertheless, rational design of boride-based OER pre-catalysts remains an ongoing challenge. Herein, an efficient pre-catalyst derived from FeB with accelerated surface reconstruction and regulated intrinsic activity of evolved FeOOH is obtained by W and P co-doping. The obtained catalyst demonstrates an excellent OER activity with a low overpotential of 209 mV at a current density of 10 mA cm−2, and good stability in alkaline electrolyte, which surpasses most of boride-based OER catalysts. Specifically, the anion etching facilitates the surface reconstruction and accelerates the mass/charge transfer. Density functional theory calculations suggest W doping can enhance intrinsic catalytic activity via optimizing the adsorption free energy of reaction intermediates and improving the conductivity. Additionally, the hierarchical structure and amorphous feature also benefit the OER process. This study provides a fundamental insight into the correlation between surface structure and catalytic activity, and a powerful strategy to construct efficient OER pre-catalysts.
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