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Hollow Ni/NiO/C composite derived from metal-organic frameworks as a high-efficiency electrocatalyst for the hydrogen evolution reaction

非阻塞I/O 电催化剂 材料科学 催化作用 化学工程 复合数 金属有机骨架 金属 纳米技术 化学 电极 电化学 物理化学 吸附 有机化学 冶金 复合材料 工程类
作者
Ha Huu,Mahider Tekalgne,Quyet Van Le,Jin Hyuk Cho,‪Sang Hyun Ahn,Soo Young Kim
出处
期刊:Nano Convergence [Springer Nature]
卷期号:10 (1) 被引量:34
标识
DOI:10.1186/s40580-023-00354-w
摘要

Metal-organic frameworks (MOFs) constitute a class of crystalline porous materials employed in storage and energy conversion applications. MOFs possess characteristics that render them ideal in the preparation of electrocatalysts, and exhibit excellent performance for the hydrogen evolution reaction (HER). Herein, H-Ni/NiO/C catalysts were synthesized from a Ni-based MOF hollow structure via a two-step process involving carbonization and oxidation. Interestingly, the performance of the H-Ni/NiO/C catalyst was superior to those of H-Ni/C, H-NiO/C, and NH-Ni/NiO/C catalysts for the HER. Notably, H-Ni/NiO/C exhibited the best electrocatalytic activity for the HER, with a low overpotential of 87 mV for 10 mA cm-2 and a Tafel slope of 91.7 mV dec-1. The high performance is ascribed to the synergistic effect of the metal/metal oxide and hollow architecture, which is favorable for breaking the H-OH bond, forming hydrogen atoms, and enabling charge transport. These results indicate that the employed approach is promising for fabricating cost-effective catalysts for hydrogen production in alkaline media.
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