Enhanced water‐splitting performance: Interface‐engineered tri‐metal phosphides with carbon dots modification

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作者
Yingnan Jiang,Jingkun Yu,Haoqiang Song,Lingling Du,Wenxuan Sun,Yulong Cui,Yuwen Su,Meiling Sun,Guangchao Yin,Siyu Lu
出处
期刊:Carbon energy [Wiley]
卷期号:6 (10) 被引量:26
标识
DOI:10.1002/cey2.631
摘要

Abstract Designing integrated overall water‐splitting catalysts that maintain high efficiency and stability under various conditions is an important trend for future development, yet it remains a significant challenge. Herein, novel nanoflower‐like tri‐metallic Ni–Ru–Mo phosphide catalyst ((Ni–Ru–Mo)P@F‐CDs), integrated with F‐doped carbon dots (F‐CDs), were synthesized via a straightforward hydrothermal process and subsequent phosphatization. Attributable to precise interface engineering and electronic structure optimization, (Ni–Ru–Mo)P@F‐CDs exhibit exceptional bi‐functional catalytic activity in alkaline conditions, achieving remarkably low overpotentials of 231 and 123 mV for oxygen evolution reaction (OER) and hydrogen evolution reaction (HER), respectively, at a current density of 100 mA cm −2 . Industrially, only 1.426 V is needed for the same efficacy. Additionally, the catalyst requires merely 1.508 and 1.564 V for overall water splitting in 1 M KOH and simulated seawater, respectively, at 100 mA cm −2 . The catalyst also shows excellent stability, with minimal performance decline over 100 h within 100–200 mA cm −2 . Density functional theory calculations indicate that the interface structure synergistically optimizes Gibbs free energy for H* and O* intermediates during HER and OER, respectively, accelerating electrochemical water‐splitting kinetics.
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