Microwave-assisted molybdenum-nickel alloy for efficient water electrolysis under large current density through spillover and Fe doping

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作者
Yanan Zhou,Haijun Liu,Zhuo-Ning Shi,Jiancheng Zhou,Bin Dong,Huiying Zhao,Fengge Wang,Jianfeng Yu,Yong‐Ming Chai
出处
期刊:Nano Research [Springer Nature]
卷期号:15 (7): 5873-5883 被引量:31
标识
DOI:10.1007/s12274-022-4230-9
摘要

The development of high-efficiency electrocatalysts for overall water splitting under large current density is significant and challenging. Herein, a high-performing Fe-doped MoNi alloy catalyst (M-H-MoNiFe-50) abundant with flower-like nanorods assemblies has been prepared by high-pressure microwave reaction and hydrogen reduction. Firstly, Fe doped NiMoO4 precursor (M-MoNiFe-50) was synthesized by microwave fast heating, ensuring the robustness of nanorods, which owns larger area and improved catalytic activity than that by conventional hydrothermal method. Secondly, M-MoNiFe-50 was reduced in H2/Ar to fabricate Fe-incorporated MoNi4 alloys (M-H-MoNiFe-50), greatly enhancing the conductivity and facilitating hydrogen/oxygen spillover. The final M-H-MoNiFe-50 exhibits remarkable activity for alkaline/acidic hydrogen evolution reaction and oxygen evolution reaction with low overpotential of 208 (alkaline), 254 (acid) and 347 mV at 1,000 mA·cm−2. Moreover, an alkaline water electrolyzer is established using M-H-MoNiFe-50 as anode and cathode, generating a current density of 100 mA·cm−2 at 1.58 V with encouraging durability of 50 h at 1,000 mA·cm−2. The extraordinary water splitting performance can be chalked up to the large surface area, favorable charge transfer, modified electron distribution, intrinsic robustness as well as an efficient gas spillover of M-H-MoNiFe-50. The final electrocatalyst has great prospects for practical application and confirms the significance of Fe doping, microwave method and spillover effect for catalytic performance improvement.
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