NiFe LDH/Fe2O3/Ni3S2 Heterostructure with a Superhydrophilic/Superaerophobic Surface for Solar-Driven Electrolytic Water Splitting

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作者
Daijie Deng,Qian Li,Sufen Lei,Wei Zhang,Henan Li,Li Xu
出处
期刊:Inorganic Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:63 (42): 20022-20029 被引量:5
标识
DOI:10.1021/acs.inorgchem.4c03664
摘要

The development of a bifunctional electrocatalyst with high efficiency, high stability, and low cost is of great significance in practical applications of electrocatalytic water splitting. Herein, a self-supporting bifunctional electrocatalyst with a NiFe layered double hydroxide/Fe2O3/Ni3S2 heterostructure (NiFe LDH/Fe2O3/Ni3S2/IF) for hydrogen evolution and oxygen evolution reactions (HER/OER) is synthesized by the self-corrosion of iron foam (IF) and hydrothermal strategies. The constructed NiFe LDH/Fe2O3/Ni3S2/IF hierarchical heterostructure was not only beneficial to expose active sites and promote charge/mass transfer but also generate a superhydrophilic/superaerophobic surface, thereby accelerating the reaction kinetics to improve the HER/OER activity. Therefore, NiFe LDH/Fe2O3/Ni3S2/IF exhibited superior overpotentials of 226.2 and 162.8 mV for the OER and HER at 100 mA cm-2, respectively. NiFe LDH/Fe2O3/Ni3S2/IF was employed as both the cathode and the anode to assemble a device for overall water splitting and displayed a voltage of 1.55 V at 10 mA cm-2. The overall water splitting device was coupled with a solar cell to simulate a solar-powered water splitting system, resulting in a superior solar-to-hydrogen conversion efficiency of 15.16%. This work can promote the development of clean energy sources such as solar hydrogen production.
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