Morphology-controlled nickel-organic framework nanosheet arrays for efficient urea electrolysis in alkaline media

化学 纳米片 尿素 电解 无机化学 化学工程 电极 有机化学 电解质 物理化学 工程类
作者
Lijuan Huang,Nan Li,Jiaxiang Xiao,Hong‐Xiang Lou,Chao Xie,Yang� Yang,Hao Jiang,Wenjun Zhang
出处
期刊:Journal of Electroanalytical Chemistry [Elsevier]
卷期号:: 118363-118363
标识
DOI:10.1016/j.jelechem.2024.118363
摘要

Urea electrolysis is considered as a promising energy-saving hydrogen production technique to substitute the water electrolysis, but it is restricted by the lack of efficient and cost-effective catalysts. Herein, nickel foam supported three-dimensional (3D) nickel-organic framework nanosheet arrays (Ni-BDC-t/NF, where t is the reaction time) comprising Ni2+ and an organic ligand of 4,4-biphenyl dicarboxylic acid (BDC) are synthesized as catalyst for urea electrolysis in alkaline media. Benefiting from the highly exposed Ni active sites and fast electron transfer rate endowed by 3D nanosheet array architecture, the structurally optimized Ni-BDC-10/NF exhibits preeminent electrocatalytic activity and durability toward urea oxidation reaction (UOR). To deliver a high current density of 100 mA cm−2, the required UOR potential of Ni-BDC-10/NF is only 1.50 V vs. RHE. Significantly, by further coupling with the cathodic hydrogen evolution reaction, the urea electrolysis system based on Ni-BDC-10/NF self-supporting anode exhibits a dramatic voltage decrease by 340 mV at a current density of 50 mA cm−2 as compared with that of water electrolysis under the same conditions. This study provides some new ideas for developing high-efficiency nickel-based organic framework catalysts and their application in urea-related energy storage devices.

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