Regulating the Electronic Structure of CoP Nanosheets by O Incorporation for High‐Efficiency Electrochemical Overall Water Splitting

分解水 双功能 材料科学 杂原子 电化学 电解质 析氧 密度泛函理论 化学工程 纳米技术 催化作用 电极 物理化学 计算化学 化学 光催化 工程类 有机化学 戒指(化学)
作者
Guangyao Zhou,Meng Li,Yanle Li,Hang Dong,Dongmei Sun,Xien Liu,Lin Xu,Ziqi Tian,Yawen Tang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:30 (7) 被引量:304
标识
DOI:10.1002/adfm.201905252
摘要

Abstract The exploration of earth‐abundant and high‐efficiency bifunctional electrocatalysts for overall water splitting is of vital importance for the future of the hydrogen economy. Regulation of electronic structure through heteroatom doping represents one of the most powerful strategies to boost the electrocatalytic performance of hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER). Herein, a rational design of O‐incorporated CoP (denoted as O‐CoP) nanosheets, which synergistically integrate the favorable thermodynamics through modification of electronic structures with accelerated kinetics through nanostructuring, is reported. Experimental results and density functional theory simulations manifest that the appropriate O incorporation into CoP can dramatically modulate the electronic structure of CoP and alter the adsorption free energies of reaction intermediates, thus promoting the HER and OER activities. Specifically, the optimized O‐CoP nanosheets exhibit efficient bifunctional performance in alkaline electrolyte, requiring overpotentials of 98 and 310 mV to deliver a current density of 10 mA cm −2 for HER and OER, respectively. When served as bifunctional electrocatalysts for overall water splitting, a low cell voltage of 1.60 V is needed for achieving a current density of 10 mA cm −2 . This proposed anion‐doping strategy will bring new inspiration to boost the electrocatalytic performance of transition metal–based electrocatalysts for energy conversion applications.
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