Fluorine Engineered Self‐Supported Ultrathin 2D Nickel Hydroxide Nanosheets as Highly Robust and Stable Bifunctional Electrocatalysts for Oxygen Evolution and Urea Oxidation Reactions

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作者
Swati J. Patil,Nilesh R. Chodankar,Seung‐Kyu Hwang,G. Seeta Rama Raju,Yun Suk Huh,Young‐Kyu Han
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:18 (7): e2103326-e2103326 被引量:83
标识
DOI:10.1002/smll.202103326
摘要

Abstract Developing highly efficient noble‐metal‐free electrocatalysts with a scalable and environmentally friendly synthesis approach remains a challenge in the field of electrocatalytic water splitting. To overcome this problem, self‐supported fluorine‐modified 2D ultrathin nickel hydroxide (F‐Ni(OH) 2 ) nanosheets (NSs) for the oxygen evolution reaction (OER) and urea oxidation reaction (UOR) are prepared with a scalable and ascendant one‐step synthesis route. The enhanced redox activity, electrical conductivity and a great number of exposed active sites of the heterogeneous catalysts improve charge migration for the electrocatalytic reactions. The density of states of the d orbitals of the Ni atoms significantly increases near the Fermi level, thereby indicating that the Ni atoms near the F‐dopants promote electrical conduction in the Ni(OH) 2 monolayer. The F‐Ni(OH) 2 electrocatalyst exhibits notable OER and UOR activity with onset potentials of 1.43 and 1.16 V versus RHE, respectively required to reach 10 mA cm −2 , which are comparable to those of commercial noble‐metal‐based electrocatalysts. With RuCo‐OH nanospheres, the settled F‐Ni(OH) 2 ||RuCo‐OH cell requires merely 1.55 and 1.37 V to reach 10 mA cm −2 with superb durability for 24 h in overall water and urea electrolysis, respectively. Overall, high‐quality, and efficient noble‐metal‐free electrocatalysts for overall water and urea electrolysis can be prepared with a simple, scalable, and reproducible preparation method.
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