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Hollow TiO2@Co9S8 Core–Branch Arrays as Bifunctional Electrocatalysts for Efficient Oxygen/Hydrogen Production
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2017-12-19 , DOI: 10.1002/advs.201700772 Shengjue Deng 1 , Yu Zhong 1 , Yinxiang Zeng 2 , Yadong Wang 3 , Xiuli Wang 1 , Xihong Lu 2 , Xinhui Xia 1 , Jiangping Tu 1
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2017-12-19 , DOI: 10.1002/advs.201700772 Shengjue Deng 1 , Yu Zhong 1 , Yinxiang Zeng 2 , Yadong Wang 3 , Xiuli Wang 1 , Xihong Lu 2 , Xinhui Xia 1 , Jiangping Tu 1
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Designing ever more efficient and cost‐effective bifunctional electrocatalysts for oxygen/hydrogen evolution reactions (OER/HER) is greatly vital and challenging. Here, a new type of binder‐free hollow TiO2@Co9S8 core–branch arrays is developed as highly active OER and HER electrocatalysts for stable overall water splitting. Hollow core–branch arrays of TiO2@Co9S8 are readily realized by the rational combination of crosslinked Co9S8 nanoflakes on TiO2 core via a facile and powerful sulfurization strategy. Arising from larger active surface area, richer/shorter transfer channels for ions/electrons, and reinforced structural stability, the as‐obtained TiO2@Co9S8 core–branch arrays show noticeable exceptional electrocatalytic performance, with low overpotentials of 240 and 139 mV at 10 mA cm−2 as well as low Tafel slopes of 55 and 65 mV Dec−1 for OER and HER in alkaline medium, respectively. Impressively, the electrolysis cell based on the TiO2@Co9S8 arrays as both cathode and anode exhibits a remarkably low water splitting voltage of 1.56 V at 10 mA cm−2 and long‐term durability with no decay after 10 d. The versatile fabrication protocol and smart branch‐core design provide a new way to construct other advanced metal sulfides for energy conversion and storage.
中文翻译：
空心 TiO2@Co9S8 核-分支阵列作为双功能电催化剂，用于高效生产氧气/氢气
设计用于析氧/析氢反应（OER/HER）的更高效且更具成本效益的双功能电催化剂至关重要且具有挑战性。在此，开发了一种新型无粘合剂空心TiO 2 @Co 9 S 8核-支化阵列作为高活性OER和HER电催化剂，用于稳定的整体水分解。通过简单而强大的硫化策略将交联的Co 9 S 8纳米片在TiO 2核上的合理组合，可以轻松实现TiO 2 @Co 9 S 8的空心支链阵列。由于具有更大的活性表面积、更丰富/更短的离子/电子传输通道以及增强的结构稳定性，所获得的TiO 2 @Co 9 S 8核-支化阵列表现出显着的优异电催化性能，具有240和139的低过电势对于碱性介质中的 OER 和 HER，10 mA cm -2下的 mV 以及分别为 55 和 65 mV Dec -1的低塔菲尔斜率。令人印象深刻的是，基于TiO 2 @Co 9 S 8阵列作为阴极和阳极的电解池在10 mA cm -2下表现出1.56 V的极低水分解电压和长期耐用性，10天后没有衰减。多功能制造协议和智能分支核心设计提供了一种构建其他先进金属硫化物用于能量转换和存储的新方法。
更新日期：2017-12-19
中文翻译：
空心 TiO2@Co9S8 核-分支阵列作为双功能电催化剂，用于高效生产氧气/氢气
设计用于析氧/析氢反应（OER/HER）的更高效且更具成本效益的双功能电催化剂至关重要且具有挑战性。在此，开发了一种新型无粘合剂空心TiO 2 @Co 9 S 8核-支化阵列作为高活性OER和HER电催化剂，用于稳定的整体水分解。通过简单而强大的硫化策略将交联的Co 9 S 8纳米片在TiO 2核上的合理组合，可以轻松实现TiO 2 @Co 9 S 8的空心支链阵列。由于具有更大的活性表面积、更丰富/更短的离子/电子传输通道以及增强的结构稳定性，所获得的TiO 2 @Co 9 S 8核-支化阵列表现出显着的优异电催化性能，具有240和139的低过电势对于碱性介质中的 OER 和 HER，10 mA cm -2下的 mV 以及分别为 55 和 65 mV Dec -1的低塔菲尔斜率。令人印象深刻的是，基于TiO 2 @Co 9 S 8阵列作为阴极和阳极的电解池在10 mA cm -2下表现出1.56 V的极低水分解电压和长期耐用性，10天后没有衰减。多功能制造协议和智能分支核心设计提供了一种构建其他先进金属硫化物用于能量转换和存储的新方法。
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