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Auto-programmed synthesis of metallic aerogels: Core-shell Cu@Fe@Ni aerogels for efficient oxygen evolution reaction

气凝胶 材料科学 双金属片 催化作用 过电位 金属 氧化物 化学工程 析氧 过渡金属 冶金 纳米技术 物理化学 电极 生物化学 工程类 化学 电化学
作者
Bo Jiang,Zhe Wan,Yunqing Kang,Yanna Guo,Joel Henzie,Jongbeom Na,Hexing Li,Shengyao Wang,Yoshio Bandô,Yoshio Sakka,Yusuke Yamauchi
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:81: 105644-105644 被引量:50
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2020.105644
摘要

Porous metallic aerogels are a new class of cutting-edge materials useful in catalysis because they combine high conductivity with low density and high surface area. However, the exploration of transition metal-based aerogels with core-shell architectures remains a fundamental challenge. Here, we report a one-step auto-programmed synthesis method to generate a core-shell [email protected]@Ni metallic aerogel. Electroactivating (EA) the core-shell [email protected]@Ni causes the Fe inner shell to migrate into the Ni outer shell and forms a highly-active catalytic hydroxide on the surface of the aerogel. The resulting [email protected]@Ni catalysts exhibited a low OER overpotential of 240 mV at 10 mA cm-2, which is much smaller than bimetallic CuNi (320 mV), CuFe (390 mV), and RuO2 (271 mV). In-situ Raman measurements confirm that the catalyst’s outer layer is composed of NiOOH doped with Fe during the electrochemical activation process, resulting in the high OER performance. This work describes the first example of a trimetallic core-shell aerogel synthesized in one step and enables another strategy for designing highly active metals/metal oxide electrocatalysts via surface reconstruction.
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