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Scalable Fabrication of Highly Active and Durable Membrane Electrodes toward Water Oxidation
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2017-11-17 , DOI: 10.1002/smll.201702109 Yu Li 1 , Shuangming Chen 1 , Dawei Xi 1 , Yanan Bo 1 , Ran Long 1 , Chengming Wang 1 , Li Song 1 , Yujie Xiong 1
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2017-11-17 , DOI: 10.1002/smll.201702109 Yu Li 1 , Shuangming Chen 1 , Dawei Xi 1 , Yanan Bo 1 , Ran Long 1 , Chengming Wang 1 , Li Song 1 , Yujie Xiong 1
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The electrocatalytic oxygen evolution reaction (OER) is a highly important reaction that requires a relatively high overpotential and determines the rate of water splitting—a process for producing hydrogen. The overall OER performance is often largely limited by uncontrollable interface when active catalysts are loaded on conductive supports, for which polymer binders are widely used, but inevitably block species transportation channels. Here, a scalable fabrication approach to freestanding graphitized carbon nanofiber networks is reported, which provides abundant sites for in situ growing Fe/Ni catalysts with the improved interface. The fabricated hybrid membrane exhibits high activity and durability toward OER, with an overpotential of 280 mV at a geometrical current density of 10 mA cm−2 and a Tafel slope of 30 mV dec−1 in alkaline medium. As implemented as a freestanding electrode, the 3D hybrid structure achieves further enhanced OER performance with an overpotential down to 215 mV at 10 mA cm−2. This work provides fresh insights into rationally fabricating OER electrocatalysts from the angle of electrode design.
中文翻译：
高活性和耐用的膜电极对水氧化的可扩展制备
电催化析氧反应（OER）是非常重要的反应，需要相对较高的超电势并确定水的分解速率（一种制氢过程）。当将活性催化剂负载在导电载体上时，总体的OER性能通常受到无法控制的界面的限制，为此，聚合物粘合剂被广泛使用，但不可避免地会阻塞物质的运输通道。在这里，报道了一种可扩展的制造方法，用于独立的石墨化碳纳米纤维网络，该方法为具有改进界面的原位生长Fe / Ni催化剂提供了丰富的位置。制备的混合膜对OER表现出高活性和耐久性，在10 mA cm -2的几何电流密度下具有280 mV的过电势在碱性介质中的Tafel斜率为30 mV dec -1。作为独立式电极实现的3D混合结构可实现进一步增强的OER性能，在10 mA cm -2时的过电势低至215 mV 。这项工作从电极设计的角度为合理制造OER电催化剂提供了新的见解。
更新日期：2017-11-17
中文翻译：
高活性和耐用的膜电极对水氧化的可扩展制备
电催化析氧反应（OER）是非常重要的反应，需要相对较高的超电势并确定水的分解速率（一种制氢过程）。当将活性催化剂负载在导电载体上时，总体的OER性能通常受到无法控制的界面的限制，为此，聚合物粘合剂被广泛使用，但不可避免地会阻塞物质的运输通道。在这里，报道了一种可扩展的制造方法，用于独立的石墨化碳纳米纤维网络，该方法为具有改进界面的原位生长Fe / Ni催化剂提供了丰富的位置。制备的混合膜对OER表现出高活性和耐久性，在10 mA cm -2的几何电流密度下具有280 mV的过电势在碱性介质中的Tafel斜率为30 mV dec -1。作为独立式电极实现的3D混合结构可实现进一步增强的OER性能，在10 mA cm -2时的过电势低至215 mV 。这项工作从电极设计的角度为合理制造OER电催化剂提供了新的见解。
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