In Situ Construction of MnO2–Co3O4 Nanosheet Heterojunctions on Co@NCNT Surfaces for Oxygen Evolution

纳米片 异质结 原位 化学 析氧 化学工程 纳米技术 氧气 材料科学 电化学 电极 物理化学 有机化学 光电子学 物理 工程类
作者
Qiaoling Zhao,Zhenjiang Lu,Jing Xie,Jindou Hu,Yali Cao,Aize Hao
出处
期刊:Inorganic Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:62 (8): 3532-3540 被引量:8
标识
DOI:10.1021/acs.inorgchem.2c03955
摘要

Electrocatalytic water splitting is still circuitous and controversial because of the lack of highly active electrocatalysts to decrease the overpotential. Herein, we report a feasible method for constructing heterojunctions of MnO2-Co3O4 nanosheets on Co@NCNT support surfaces (MnO2-Co3O4/Co@NCNT) by spontaneous redox reactions. Experimental results indicate that Co embedded in Co@NCNT can be used as the carbon support and anchoring sites for heterojunctions, thus exposing a large number of active sites, adjusting the surface electronic structure, changing the OER rate-determining step of the catalyst, and reducing the reaction energy barrier. Besides, the in situ formation of MnO2-Co3O4 nanosheets on Co@NCNT inhibits the loss and aggregation of the catalyst, leading to robust structural stability. Therefore, the synergistic effects of these factors provide multi-functional active sites to enhance the intrinsic activity and achieve maximum catalytic performances. To deliver a current density of 10 mA cm-2, the catalyst of MnO2-Co3O4/Co@NCNT achieves an overpotential (η) of 303 mV in 1.0 M KOH media for OER. This simple redox strategy can be easily extended to prepare other ultrathin transition-metal oxide heterojunctions, which could be applied not only for water splitting but also for other energy conversion and storage technologies.

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