Anchoring Ni(OH)2‐CeOx Heterostructure on FeOOH‐Modified Nickel‐Mesh for Efficient Alkaline Water‐Splitting Performance with Improved Stability under Quasi‐Industrial Conditions

分解水 过电位 材料科学 催化作用 析氧 碱性水电解 化学工程 电极 无机化学 电解 化学 电化学 冶金 光催化 物理化学 电解质 工程类 生物化学
作者
Waleed Yaseen,Meng Xie,Bashir Adegbemiga Yusuf,Suci Meng,Iltaf Khan,Jimin Xie,Yuanguo Xu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (44): e2403971-e2403971 被引量:29
标识
DOI:10.1002/smll.202403971
摘要

Abstract Developing low‐cost and industrially viable electrode materials for efficient water‐splitting performance and constructing intrinsically active materials with abundant active sites is still challenging. In this study, a self‐supported porous network Ni(OH) 2 ‐CeO x heterostructure layer on a FeOOH‐modified Ni‐mesh (NiCe/Fe@NM) electrode is successfully prepared by a facile, scalable two‐electrode electrodeposition strategy for overall alkaline water splitting. The optimized NiCe 0.05 /Fe@NM catalyst reaches a current density of 100 mA cm −2 at an overpotential of 163 and 262 mV for hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER), respectively, in 1.0 m KOH with excellent stability. Additionally, NiCe 0.05 /Fe@NM demonstrates exceptional HER performance in alkaline seawater, requiring only 148 mV overpotential at 100 mA cm −2 . Under real water splitting conditions, NiCe 0.05 /Fe@NM requires only 1.701 V to achieve 100 mA cm −2 with robust stability over 1000 h in an alkaline medium. The remarkable water‐splitting performance and stability of the NiCe 0.05 /Fe@NM catalyst result from a synergistic combination of factors, including well‐optimized surface and electronic structures facilitated by an optimal Ce ratio, rapid reaction kinetics, a superhydrophilic/superaerophobic interface, and enhanced intrinsic catalytic activity. This study presents a simple two‐electrode electrodeposition method for the scalable production of self‐supported electrocatalysts, paving the way for their practical application in industrial water‐splitting processes.
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