Highly Effective Electrochemical Water Splitting with Enhanced Electron Transfer between Ni2Co Layered Double Hydroxide Nanosheets Dispersed on Carbon Substrate

过电位 催化作用 分解水 析氧 氢氧化物 材料科学 电化学 化学工程 电子转移 电解质 无机化学 化学 电极 光化学 物理化学 光催化 生物化学 工程类 冶金
作者
Ziyi Wan,Ping Tang,Luwei Dai,Yao Yang,Lu Li,Jun Liu,Min Yang,Guowei Deng
出处
期刊:C [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:9 (4): 94-94 被引量:4
标识
DOI:10.3390/c9040094
摘要

A reasonable design of nickel-based catalysts is key to efficient and sustainable energy conversion. For electrocatalytic materials in alkaline electrolytes, however, atomic-level control of the active sites is essential. Moreover, the well-defined surface structure contributes to a deeper understanding of the catalytic mechanism. Here, we report the loading of defective nickel–cobalt layered double hydroxide nanosheets (Ni2Co-LDH@C) after carbonization of silk. Under the precise regulation of the local coordination environment of the catalytic active site and the presence of defects, Ni2Co-LDH@C can provide an ultra-low overpotential of 164.8 mV for hydrogen evolution reactions (HERs) at 10 mA cm−2, exceeding that of commercial Pt/C catalysts. Density functional theory calculations show that Ni2Co-LDH@C optimizes the adsorption energy of the intermediate and promotes the O-O coupling of the active site in the oxygen evolution reaction. When using Ni2Co-LDH@Cs as cathodes and anodes to achieve overall water splitting, a low voltage of 1.63 V is required to achieve a current density of 10 mA cm−2. As an ideal model, Ni2Co-LDH@C has excellent water splitting properties and has the potential to develop water–alkali electrocatalysts.
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