Reduced interfacial tension on ultrathin NiCr-LDH nanosheet arrays for efficient electrocatalytic water oxidation
Reduced interfacial tension on ultrathin NiCr-LDH nanosheet arrays for efficient electrocatalytic water oxidation
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降低超薄 NiCr-LDH 纳米片阵列的界面张力，实现高效电催化水氧化
DOI：
10.1039/d1ta03863j
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发表时间：
2021-06
影响因子：
11.9
通讯作者：
Wei Shiqiang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang Xiuxiu;Sun Xuan;Li Yuanli;Hu Fengchun;Xu Yanzhi;Tian Jie;Zhang Hui;Liu Qinghua;Su Hui;Wei Shiqiang
降低固液界面张力对实现高效稳定的电催化具有重要作用。在此，我们提出了一种简单的两步水热法来合成超薄原子空位限制的nicr层状双氢氧化物（LDH）纳米片阵列（NiCr-LDH NSAs），以降低固液界面张力，从而获得优越的表面亲水性和极暴露的催化活性表面，用于高效的水氧化。设计的NiCr-LDH NSAs具有17°的静态接触角，与NiCr-LDH（33°）相比，显著降低了50%。结果表明，NiCr-LDH NSAs在20 mA cm-2条件下具有182 mV的超低过电位，在η = 316 mV （200 mA cm-2）条件下具有317.0 a gNi-1的高质量活性，是RuO2的20倍。通过x射线吸收精细结构和operando同步辐射红外光谱，我们在实验中观察到NiCr-LDH NSAs具有大量的配位不饱和NiO6-x活性中心，这有助于羟基的有效吸附，形成关键的*OOH中间体，从而加速四电子反应动力学。
Reducing the solid-liquid interfacial tension plays an important role in the realization of highly-efficient and stable electrocatalysis. Herein, we present a facile two-step hydrothermal method for the synthesis of ultrathin atomic-vacancy-confined NiCr-layered double hydroxide (LDH) nanosheets arrays (NiCr-LDH NSAs) to reduce the solid-liquid interfacial tension, which leads to a superior surface hydrophilicity and an extremely exposed catalytic active surface for highly-efficient water oxidation. The as-designed NiCr-LDH NSAs displays an unexceptionable static contact angle of 17°, which corresponds to a significant reduction of 50% compared to that of NiCr-LDH (33°). As a result, the NiCr-LDH NSAs exhibits an ultra-low overpotential (η) of 182 mV at 20 mA cm-2 and a high mass activity of 317.0 A gNi-1 at η = 316 mV (200 mA cm-2), which is 20 times that of RuO2. By using X-ray absorption fine structure and operando synchrotron radiation infrared spectroscopies, we observe in experiment that the NiCr-LDH NSAs owns numerous coordination-unsaturated NiO6-x active centers, which contributes to the effective adsorption of hydroxyl groups to form the key *OOH intermediates and then accelerates the four-electron reaction kinetics.
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