Microenvironment reconstitution of highly active Ni single atoms on oxygen-incorporated Mo2C for water splitting

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作者
Mengyun Hou,Lirong Zheng,Di Zhao,Xin Tan,Wuyi Feng,Jiantao Fu,Tianxin Wei,Minhua Cao,Jiatao Zhang,Chen Chen
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1) 被引量:72
标识
DOI:10.1038/s41467-024-45533-3
摘要

Abstract The rational design of efficient bifunctional single-atom electrocatalysts for industrial water splitting and the comprehensive understanding of its complex catalytic mechanisms remain challenging. Here, we report a Ni single atoms supported on oxygen-incorporated Mo 2 C via Ni-O-Mo bridge bonds, that gives high oxygen evolution reaction (OER) and hydrogen evolution reaction (HER) bifunctional activity. By ex situ synchrotron X-ray absorption spectroscopy and electron microscopy, we found that after HER, the coordination number and bond lengths of Ni-O and Ni-Mo (Ni-O-Mo) were all altered, yet the Ni species still remain atomically dispersed. In contrast, after OER, the atomically dispersed Ni were agglomerated into very small clusters with new Ni-Ni (Ni-O-Ni) bonds appeared. Combining experimental results and DFT calculations, we infer the oxidation degree of Mo 2 C and the configuration of single-atom Ni are both vital for HER or OER. This study provides both a feasible strategy and model to rational design highly efficient electrocatalysts for water electrolysis.
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