Phase Electronic Structure Tuning via Pt, P–Doped Ni4Mo‐Implanted Ti4O7 for Highly Efficient Water Splitting and Mg/Seawater Batteries

电催化剂 材料科学 海水 分解水 析氧 化学工程 双功能 阴极 电解水 电解 无机化学 电化学 物理化学 电极 化学 催化作用 海洋学 光催化 地质学 工程类 生物化学 电解质
作者
Van Hien Hoa,Sampath Prabhakaran,Mai Mai,Huyen Thi Dao,Do Hwan Kim
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (30): e2310666-e2310666 被引量:11
标识
DOI:10.1002/smll.202310666
摘要

Abstract Fine‐tuning nanoscale structures, morphologies, and electronic states are crucial for creating efficient water‐splitting electrocatalysts. In this study, a method for electronic structure engineering to enhance overall water splitting in a corrosion‐resistant electrocatalyst matrix by integrating Pt, P dual‐doped Ni 4 Mo electrocatalysts onto a Ti 4 O 7 nanorod grown on carbon cloth (Pt, P–Ni 4 Mo–Ti 4 O 7 /CC) is introduced. By optimizing platinum and phosphorus concentrations to 1.18% and 2.42%, respectively, low overpotentials are achieved remarkably: 24 mV at 10 mA cm −2 for the hydrogen evolution reaction and 290 mV at 20 mA cm −2 for the oxygen evolution reaction in 1.0 m KOH. These values approach or surpass those of benchmark Pt–C and IrO 2 catalysts. Additionally, the Pt, P–Ni 4 Mo–Ti 4 O 7 /CC bifunctional electrocatalyst displays low cell potentials across various mediums, maintaining excellent current retention (96% stability after 40 h in mimic seawater at 20 mA cm −2 ) and demonstrating strong corrosion resistance and suitability for seawater electrolysis. As a cathode in magnesium/seawater batteries, it achieves a power density of 7.2 mW cm −2 and maintains stability for 100 h. Density functional theory simulations confirm that P, Pt doping‐assisted electronic structure modifications augment electrical conductivity and active sites in the hybrid electrocatalysts.
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