Monolithic-structured nickel silicide electrocatalyst for bifunctionally efficient overall water splitting

电催化剂 材料科学 双功能 整体 析氧 催化作用 镍 化学工程 分解水 吸附 纳米技术 电化学 电极 化学 冶金 物理化学 生物化学 光催化 工程类
作者
Zhenli He,Yuehui He,Yue Qiu,Qian Zhao,Zhonghe Wang,Xiyue Kang,Linping Yu,Liang Wu,Yao Jiang
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:342: 123386-123386 被引量:25
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2023.123386
摘要

The rational design and synthesis of cost-effective and efficient bifunctional electrocatalysts are crucial for developing hydrogen energy yet challenging. Here we report porous monolith electrocatalysts (PMECs) comprising transition metal silicide (e.g., nickel silicide) with high activity and durability. These PMECs offer strong synergetic effects and high exposure of active sites, resulting in excellent kinetics in catalyzing both oxygen evolution reaction (OER) and hydrogen evolution reaction (HER), which surpass the benchmark catalysts RuO2 and Pt/C. The doping strategy is demonstrated to further enhance electrocatalytic performance by constructing Mo-doped Ni2Si PMEC, which requires only a cell voltage of 1.60 V at 100 mA cm−2. Density functional theory calculations display that the synergistic effect of Ni and Si can reduce the energy barriers of intermediate adsorption, and the introduction of Mo into Ni2Si can further decrease the energy barrier of determining step and optimize the H* adsorption energy, thus enhancing the electrochemical kinetics for OER and HER. Our work paves the way for designing high-efficiency and low-cost porous monolith catalysts through a facile and scalable method, showing great prospects for industrialization.
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