Ru-regulated electronic structure CoNi-MOF nanosheets advance water electrolysis kinetics in alkaline and seawater media

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作者
Wenqiang Li,Bowen Guo,Zhang Ka,Xueyi Chen,Heng Zhang,Wanyu Chen,Haipeng Chen,Huabo Li,Li‐Ya Wang
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2024.04.144
摘要

Herein, an ion-exchange strategy is utilized to greatly improve the kinetics of hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER) by Ru-modified CoNi- 1,3,5-Benzenetricarboxylic acid (BTC)-metal organic framework nanosheets (Ru@CoNi-MOF). Due to the higher Ni active sites and lower electron transfer impedance, Ru@CoNi-MOF catalyst requires the overpotential as low as 47 and 279 mV, at a current density of 10 mA/cm2 toward HER and OER, respectively. Significantly, the mass activity of Ru@CoNi-MOF for HER and OER are 25.9 and 10.6 mA mg−1, nearly 15.2 and 8.8 times higher than that of Ni-MOF. In addition, the electrolyzer of Ru@CoNi-MOF demonstrates exceptional electrolytic performance in both KOH and seawater environment, surpasses the commercial Pt/C||IrO2 couple. Theoretical calculations prove that introducing Ru atoms in to CoNi-MOF modulates the electronic structure of Ni, optimizes adsorption energy for H* and reduces energy barrier of metal organic frameworks (MOFs). This modification significantly improves the kinetic rate of the Ru@CoNi-MOF during water splitting. Certainly, this study highlights the utilization of MOF nanosheets as advanced HER/OER electrocatalysts with immense potential, and will paves a way to develop more efficient MOFs for catalytic applications.
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