Interfacial electronic structure and electrocatalytic performance modulation in Cu0.81Ni0.19 nanoflowers by heteroatom doping engineering using ionic liquid dopant
Interfacial electronic structure and electrocatalytic performance modulation in Cu0.81Ni0.19 nanoflowers by heteroatom doping engineering using ionic liquid dopant
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使用离子液体掺杂剂进行杂原子掺杂工程对 Cu0.81Ni0.19 纳米花的界面电子结构和电催化性能调节
DOI：
10.1016/j.apsusc.2019.144052
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发表时间：
2020-01
影响因子：
6.7
通讯作者：
Wang Qin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sun Jing;Chen Yan-Ru;Huang Keke;Li Kai;Wang Qin
合金由于其超导电性和结构稳定性而在电催化方面具有很高的应用价值。然而，通过简单的合成策略合成并研究各种活性成分的协同效应仍然是一个巨大的挑战。本文中，通过使用离子液体作为还原剂和杂原子掺杂剂的简单液体还原方法构建掺杂有N、P和F杂原子的Cu 0.81Ni 0.19合金电催化剂。离子液体的引入不仅诱导了Cu 0.81Ni 0.19合金的花状形貌特征，而且还调节了其界面电子结构。该复合催化剂对碱性介质中的OER和HER表现出优异的电催化性能，在10 mA·cm−2时的超低过电位分别为198 mV和88 mV，是迄今为止最有效的铜基合金电催化剂之一。结合密度泛函理论计算表明，在电催化过程中，中间体的电子结构和反应能垒都受到这些杂原子的调控。这一工作开辟了一个简单的方法，高效和耐用的合金电催化剂使用离子液体作为掺杂剂，是一个有前途的候选策略，为其他合金催化剂。
Alloy is highly desirable for electrocatalysis due to its superconductivity and structural stability. However, it remains a great challenge to synthesize by a facile synthetic strategy and investigate the synergistic effect for various active components. Herein, a Cu0.81Ni0.19 alloy electrocatalyst doped with N, P, and F heteroatom is constructed by a simple liquid reduction method using ionic liquid as reducing agent and heteroatom dopant. The introduction of ionic liquid not only induces the flower-like morphological characteristics of the Cu0.81Ni0.19.alloy, but also regulates its interfacial electronic structure. This hybrid catalyst exhibits outstanding electrocatalytic performance towards the OER and HER in alkaline medium with ultralow overpotentials of 198 mV and 88 mV at 10 mA·cm−2, respectively, which is among the most efficient Cu-based alloy electrocatalysts up to now. Combined with DFT calculations indicate that both the electronic structure and the reaction energy barrier of the intermediate are regulated by these heteroatoms in electrocatalysis process. This work opens up a facile method to highly efficient and durable alloy electrocatalysts using ionic liquid as a dopant, and is a promising candidate strategy for other alloy catalysts..
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