Modulating Built‐In Electric Field Via N‐Doped Carbon Dots for Robust Oxygen Evolution at Large Current Density

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作者
Huimin Yang,Jianguo Dong,Xuena Gao,Chunmei Ni,Zhao Li,Yuanyuan Liu,Jing Li,Xiaoyan He,Wenyi Tan,Ligang Feng,Lin Tian
出处
期刊:Small [Wiley]
被引量:25
标识
DOI:10.1002/smll.202410399
摘要

Constructing a built-in electric field (BIEF) within heterostructures has emerged as a compelling strategy for advancing electrocatalytic oxygen evolution reaction (OER) performance. Herein, the p-n type nanosheet array heterojunction Ni2P-NCDs-Co(OH)2-NF are successfully prepared. The variation in interaction affinity between nitrogen within N-doped carbon dots (NCDs) and Ni/Co induces charge redistribution between Co and Ni in the Ni2P-NCDs-Co(OH)2-NF-3 heterostructure, thereby enhancing the intensity of the BIEF, facilitating electron transfer, and markedly improving OER activity. The optimized electrocatalyst, Ni2P-NCDs-Co(OH)2-NF-3, demonstrates a remarkably low overpotential of 389 mV at 500 mA cm-2, alongsides a small Tafel slope of 65 mV dec-1, expansive electrochemical active surface area (ECSA), low impedance, outstanding stability exceeding 425 h at 500 mA cm-2, and a Faradaic efficiency of up to 96%. In situ Raman spectroscopy and density functional theoretical (DFT) calculations elucidate the OER mechanism, revealing that the enhanced BIEF optimizes the adsorption energy of Co3+ to OH- and weakened the desorption energy of oxygen during the reaction. The work ponieeringly employed the NCDs as a regulator of the BIEF, effectively tuning field intensity and achieving superior electrocatalytic OER performance under large current density, thus charting new pathways for the development of high-efficiency oxygen evolution electrocatalysts.
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