Hollow Fe‐Doped Ni(OH)2–NiS@Ni(OH)2 Nanorod Array with Regulated Heterostructural Interface and Band Structure for Expediting Alkaline Electrocatalytic Overall Water Splitting

材料科学 纳米棒 兴奋剂 电催化剂 双功能 带隙 析氧 分解水 光电子学 纳米技术 电极 物理化学 电化学 催化作用 光催化 生物化学 化学 冶金
作者
Ruidong Shi,Yuanting Li,Xiaoxin Xu,Xue Wang,Gongbing Zhou
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
被引量:7
标识
DOI:10.1002/adfm.202409849
摘要

Abstract Aiming to efficiently expedite alkaline overall water splitting (OWS) by addressing challenges such as sluggish kinetics and limited stability, a hollow Fe‐doped Ni(OH) 2 ‐NiS@Ni(OH) 2 nanorod array with surface nanosheets is devised, featuring a high‐index Fe‐doped Ni(OH) 2 (101)‐NiS(211) heterostructural interface and an upshifted d ‐band center. This nanoarchitecture intensifies the adsorption and interaction of H 2 O and OH − reactants on the electrocatalyst surface, suitably bonds the * H intermediate in hydrogen evolution reaction (HER) and accelerates electron movement of * H, minimizes the energy requirement of the rate‐limiting phase ( * OH → * O) in oxygen evolution reaction (OER) by facilitating O─H cleavage of * OH and optimally adsorbs * O, amplifies the exposure of surface‐active centers, and ultimately reduces the apparent activation energy. Consequently, the overpotentials are as low as 66.4 mV (HER) and 254.9 mV (OER) at 10 mA cm −2 , alongside high turnover frequencies of 142 s −1 (H 2 ) and 279 s −1 (O 2 ) at 100 and 300 mV, respectively, markedly outperforming direct‐electrodeposited analogues. When functioning as a bifunctional electrode in OWS, this material merely requires 1.57 V at 10 mA cm −2 and sustains an operation for 168 h, approaching Pt/C||RuO 2 benchmark.
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