Triple-function Mn regulation of NiFe (oxy)hydroxide for oxygen evolution reaction

氢氧化物 析氧 氧气 功能(生物学) 化学 无机化学 物理化学 有机化学 生物 电化学 电极 进化生物学
作者
Hui Wan,Meng‐Yuan Xie,Bo Li,Jianhang Nie,Tao Huang,Lei Li,Jinghui Shi,Minghua Xian,Jiarong Huang,Wangyu Hu,Gui‐Fang Huang,Fei Gao,Wei‐Qing Huang
出处
期刊:Journal of Materials Science & Technology [Elsevier]
卷期号:207: 1-9 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.jmst.2024.04.026
摘要

Transition metal (oxy)hydroxides are potential oxygen evolution reaction (OER) electrocatalysts; however, simultaneously modulating multiple factors to enhance their performance is a grand challenge. Here, we report an incorporating heteroatom strategy via one-step hydrothermal approach to adjust more than one factor of Mn-doped NiFe (oxy)hydroxide (Mn-NiFeOOH/LDH) heterojunction. Mn doping regulates heterojunction morphology (reducing nanoparticles and becoming thinner and denser nanosheets), Ni/Fe ratio and valence states (Ni2+, Ni3+, and Ni3+Δ) of Ni ions. The former could effectively increase surface active sites, and the latter two reduce the content of Fe in the Mnx-NiFeOOH/LDH heterojunction, enabling more Ni2+ convert to Ni3+/3+Δ that have higher intrinsic OER activity. As a result, the first-rank Mn-NiFeOOH/LDH with ultra-low overpotential of 185 mV@20 mA cm−2 and 296 mV@500 mA cm−2, and the improved OER performance are outdo to those of commercial RuO2 catalyst for OER. Moreover, the Mn-NiFeOOH/LDH affords the earliest initial potential (1.392 V vs. RHE), corresponds to a recorded low overpotential (162 mV). Based on the density functional theory (DFT), Mn dopants can alter intermediate adsorption energy and effectively decrease OOH*'s energy barrier. This research exhibits a feasible strategy to design low cost electrocatalysts and provide new possibilities for future industrialization.
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