Dual-phase cobalt phosphide/phosphate hybrid interactions via iridium nanocluster interfacial engineering toward efficient overall seawater splitting

电催化剂 分解水 磷化物 双功能 材料科学 化学工程 化学 无机化学 电化学 催化作用 电极 冶金 物理化学 光催化 生物化学 工程类
作者
Van Hien Hoa,Muthu Austeria P,Huyen Dao,Mai Mai,Do Hwan Kim
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:327: 122467-122467 被引量:44
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2023.122467
摘要

Surface engineering and electronic modification are the two primary elements for improving the catalytic properties of electrode materials. We significantly improved the catalytic performances of interfacial-engineered Ir nanocluster-containing cobalt phosphide/phosphate heterostructured nanowires on nickel foam (Ir-Co2P/Co2P2O7 NWs/NF) in water splitting. The optimized Ir nanocluster content of 0.05 wt% resulted in a highly efficient catalytic performance, significantly outperforming commercial IrO2 and Pt-C catalysts. The Ir0.05-Co2P/Co2P2O7 NW bifunctional electrocatalyst displayed cell potentials of 1.52, 1.60, 1.62, and 1.67 V in 1.0 M KOH and mimic, simulated, and natural seawater, respectively, at 10 mA cm−2. DFT analysis confirmed that the heterostructure enrichment in the z-oriented d-orbital facilitates strong electronic interactions between the adsorbates and surfaces. The keys were the simultaneous generation of metal phosphide/phosphate via activation of the P site on the support. Furthermore, the electrocatalyst exhibited a solar-to-hydrogen efficiency of 22.4% in solar energy-aided water splitting, indicating that it is a viable, inexpensive candidate for use in water splitting.
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