Molecular-Scale Manipulation of Layer Sequence in Heteroassembled Nanosheet Films toward Oxygen Evolution Electrocatalysts

纳米片 材料科学 析氧 过电位 石墨烯 化学工程 氧化物 逐层 纳米技术 氢氧化物 电化学 图层(电子) 电极 化学 物理化学 工程类 冶金
作者
Yuanqing He,Lulu Jia,Xueyi Lu,Chenhui Wang,Xiaohe Liu,Gen Chen,Dan Wu,Zuxin Wen,Ning Zhang,Yusuke Yamauchi,Takayoshi Sasaki,Renzhi Ma
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:16 (3): 4028-4040 被引量:37
标识
DOI:10.1021/acsnano.1c09615
摘要

Flocculation or restacking of different kinds of two-dimensional (2D) nanosheets into heterostructure nanocomposites is of interest for the development of high-performance electrode materials and catalysts. However, lacking a molecular-scale control on the layer sequence hinders enhancement of electrochemical activity. Herein, we conducted electrostatic layer-by-layer (LbL) assembly, employing oxide nanosheets (e.g., MnO2, RuO2.1, reduced graphene oxide (rGO)) and layered double hydroxide (LDH) nanosheets (e.g., NiFe-based LDH) to explore a series of mono- and bilayer films with various combinations of nanosheets and sequences toward oxygen evolution reaction (OER). The highest OER activity was attained in bilayer films of electrically conductive RuO2.1 nanosheets underlying catalytically active NiFe LDH nanosheets with mixed octahedral/tetrahedral coordination (NiFe LDHTd/Oh). At an overpotential of 300 mV, the RuO2.1/NiFe LDHTd/Oh film exhibited an electrochemical surface area (ECSA) normalized current density of 2.51 mA cm-2ECSA and a mass activity of 3610 A g-1, which was, respectively, 2 and 5 times higher than that of flocculated RuO2.1/NiFe LDHTd/Oh aggregates with a random appearance of a surface layer. First-principles density functional theory calculations and COMSOL Multiphysics simulations further revealed that the improved catalytic performance was ascribed to a substantial electronic coupling effect in the heterostructure, in which electrons are transferred from exposed NiFe LDHTd/Oh nanosheets to underneath RuO2.1. The study provides insight into the rational control and manipulation of redox-active surface layers and conductive underlying layers in heteroassembled nanosheet films at molecular-scale precision for efficient electrocatalysis.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
星寒完成签到 ,获得积分10
刚刚
荼柒完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
林林完成签到 ,获得积分10
2秒前
狂奔的蜗牛完成签到,获得积分10
3秒前
甜蜜瑾瑜发布了新的文献求助10
3秒前
简单的雅蕊完成签到 ,获得积分10
3秒前
大模型应助ycx7808采纳,获得10
5秒前
6秒前
张张发布了新的文献求助10
6秒前
健壮芷文完成签到,获得积分20
6秒前
7秒前
7秒前
8秒前
李健的小迷弟应助高磊采纳,获得10
8秒前
9秒前
荼柒完成签到,获得积分10
10秒前
LA发布了新的文献求助10
10秒前
好困应助正直博涛采纳,获得10
11秒前
木子人衣言若给木子人衣言若的求助进行了留言
11秒前
dbzdq发布了新的文献求助10
11秒前
13秒前
南宫冰夏发布了新的文献求助10
13秒前
gygy2000发布了新的文献求助10
13秒前
15秒前
AHAO发布了新的文献求助10
16秒前
jason发布了新的文献求助10
16秒前
一苇莆发布了新的文献求助10
17秒前
搞怪烨伟发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
19秒前
19秒前
ardejiang发布了新的文献求助30
20秒前
mysw2006zhuo关注了科研通微信公众号
21秒前
香蕉觅云应助周宸采纳,获得10
21秒前
风落完成签到 ,获得积分10
22秒前
23秒前
dongshanshan发布了新的文献求助10
23秒前
苏安莲发布了新的文献求助20
23秒前
高分求助中
Evolution 10000
Sustainability in Tides Chemistry 2800
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
An Introduction to Geographical and Urban Economics: A Spiky World Book by Charles van Marrewijk, Harry Garretsen, and Steven Brakman 600
Diagnostic immunohistochemistry : theranostic and genomic applications 6th Edition 500
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3154309
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2805114
关于积分的说明 7863632
捐赠科研通 2463326
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1311205
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 629506
版权声明 601821