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Porous NiFe-Oxide Nanocubes as Bifunctional Electrocatalysts for Efficient Water-Splitting
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2017-11-17 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsami.7b14096 Ashwani Kumar 1 , Sayan Bhattacharyya 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2017-11-17 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsami.7b14096 Ashwani Kumar 1 , Sayan Bhattacharyya 1
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Electrocatalytic water-splitting, a combination of oxygen and hydrogen evolution reactions (OER and HER), is highly attractive in clean energy technologies, especially for high-purity hydrogen production, whereas developing stable, earth-abundant, bifunctional catalysts has continued to pose major challenges. Herein, a mesoporous NiFe-oxide nanocube (NiFe-NC) system is developed from a NiFe Prussian blue analog metal–organic framework as an efficient bifunctional catalyst for overall water-splitting. The NiFe-NCs with ∼200 nm side length have a Ni/Fe molar ratio of 3:2 and is a composite of NiO and α/γ-Fe2O3. The NCs demonstrate overpotentials of 271 and 197 mV for OER and HER, respectively, in 1 M KOH at 10 mA cm–2, which outperform those of 339 and 347 mV for the spherical NiFe-oxide nanoparticles having a similar composition. The electrolyzer constructed using NiFe-NCs requires an impressive cell voltage of 1.67 V to deliver a current density of 10 mA cm–2. Along with a mesoporous structure with a broad pore size distribution, the NiFe-NCs demonstrate the qualities of a desired corrosion-resistant water-splitting catalyst with long-term stability. The exposure of active sites at the edges and vertices of the NCs was validated to play a crucial role in their overall catalytic performance.
中文翻译：
多孔NiFe-氧化物纳米立方作为双功能电催化剂，用于高效水分解
电催化水分解，是氧气和氢气释放反应（OER和HER）的结合，在清洁能源技术中特别是对于高纯度氢气生产具有很高的吸引力，而开发稳定的，富含地球的双功能催化剂一直是主要的清洁能源技术。挑战。在此，由NiFe普鲁士蓝类似物金属-有机骨架开发了介孔NiFe-氧化物纳米立方体（NiFe-NC）系统，将其作为有效的双功能催化剂，可用于整体水分解。所述的NiFe-NC的具有〜200纳米的边长为3一镍/铁摩尔比：2，是一个复合的NiO和α/γ-的Fe 2 ö 3。NCs在1 M KOH中在10 mA cm –2时分别证明OER和HER的过电势分别为271和197 mV。对于具有相似组成的球形NiFe-氧化物纳米粒子，其性能优于339和347 mV。使用NiFe-NC构造的电解槽需要1.67 V的出色电池电压才能提供10 mA cm –2的电流密度。除了具有宽孔径分布的介孔结构外，NiFe-NC还显示出具有长期稳定性的所需耐腐蚀水分解催化剂的质量。经验证，活性炭在NC的边缘和顶点处的暴露在其总体催化性能中起着至关重要的作用。
更新日期：2017-11-19
中文翻译：
多孔NiFe-氧化物纳米立方作为双功能电催化剂，用于高效水分解
电催化水分解，是氧气和氢气释放反应（OER和HER）的结合，在清洁能源技术中特别是对于高纯度氢气生产具有很高的吸引力，而开发稳定的，富含地球的双功能催化剂一直是主要的清洁能源技术。挑战。在此，由NiFe普鲁士蓝类似物金属-有机骨架开发了介孔NiFe-氧化物纳米立方体（NiFe-NC）系统，将其作为有效的双功能催化剂，可用于整体水分解。所述的NiFe-NC的具有〜200纳米的边长为3一镍/铁摩尔比：2，是一个复合的NiO和α/γ-的Fe 2 ö 3。NCs在1 M KOH中在10 mA cm –2时分别证明OER和HER的过电势分别为271和197 mV。对于具有相似组成的球形NiFe-氧化物纳米粒子，其性能优于339和347 mV。使用NiFe-NC构造的电解槽需要1.67 V的出色电池电压才能提供10 mA cm –2的电流密度。除了具有宽孔径分布的介孔结构外，NiFe-NC还显示出具有长期稳定性的所需耐腐蚀水分解催化剂的质量。经验证，活性炭在NC的边缘和顶点处的暴露在其总体催化性能中起着至关重要的作用。
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