One-Step Electrodeposition of Nanocrystalline ZnxCo3–xO4 Films with High Activity and Stability for Electrocatalytic Oxygen Evolution

纳米晶材料 材料科学 析氧 电催化剂 氧气 化学工程 纳米技术 物理化学 电化学 电极 工程类 有机化学 化学
作者
Shan Han,Suqin Liu,Rui Wang,Xuan Liu,Lu Bai,Zhen He
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:9 (20): 17186-17194 被引量:45
标识
DOI:10.1021/acsami.7b04841
摘要

The development of highly active, environmentally friendly, and long-term stable oxygen evolving catalysts at low costs is critical for efficient and scalable H2 production from water splitting. Here, we report a new and facile one-step electrodeposition of nanocrystalline spinel-type ZnxCo3-xO4 films from an alkaline Zn2+-Co2+-tartrate solution. The electrodeposited ZnxCo3-xO4 electrode could be directly used as the anode for the water electrolysis without any post treatment. The ZnxCo3-xO4 film shows a low and stable overpotential of ∼0.33 V at 10 mA cm-2 (and ∼0.35 V at 20 mA cm-2) for over 10 h and a Tafel slope of ∼39 mV dec-1 toward the oxygen evolution reaction (OER) in 1 M NaOH, comparable to the best performance of the nonprecious OER catalysts reported for alkaline media. The enhanced OER activity of ZnxCo3-xO4 compared to Co3O4 could be attributed to the surface structural modification and higher density of the accessible active Co3+ sites induced by the incorporation of Zn2+. The electrodeposition method in this paper could also be used to synthesize other binary and ternary metal oxide based catalytic electrodes for reactions such as the OER and oxygen reduction reaction (ORR).

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