Abstract We herein report a series of nanocrystalline Ni-doped Co3O4: Co3−xNixO4 (0.0075 ≤ x ≤ 0.30) with a nickel doping percentage from 0.25 to 10 atomic percent synthesized using solution combustion method. These oxides are characterized by XRD and show pure nanocrystalline phase of Co3O4 with no separated peaks related to Ni/NiOx and confirms that Ni has been substituted in the lattice. TEM results indicate that the morphology and size of all the compounds are similar. Electrochemical measurements indicate that Co3O4 and Co3−xNixO4 are active for oxygen evolution reaction (OER) and also shows that low amount of nickel doping in Co3O4 can remarkably enhance OER activity in neutral, alkaline and buffer (pH-7) electrolytes. Out of all compositions, 0.5% Ni-doped Co3O4 (Co2.985Ni0.015O4) seems to be more active than Co3O4 in terms of both current density and onset potential in K2SO4 medium. The enhancement in terms of OER activity, however, decreases until the doping concentration reaches beyond 0.5%. Phosphate buffer solution (PBS) studies reveal that Co3O4 and 0.5% Ni-doped Co3O4 show OER at near thermodynamic potential. Detailed x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) studies have indicated that surface oxygen (lattice oxygen) concentration is an important factor in deciding the OER activity which is highest for 0.5% Ni doped Co3O4 (Co2.985Ni0.015O4) and hence gives the highest OER activity.

中文翻译：

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与 Co 3 O 4 相比，通过低 Ni 掺杂提高了 Co 3-x Ni x O 4 的析氧活性

摘要 我们在此报告了一系列纳米晶 Ni 掺杂 Co3O4：Co3-xNixO4（0.0075 ≤ x ≤ 0.30），其镍掺杂百分比为 0.25 至 10 原子百分比，使用溶液燃烧法合成。这些氧化物通过 XRD 表征并显示出纯的 Co3O4 纳米晶相，没有与 Ni/NiOx 相关的分离峰，并证实 Ni 已在晶格中被取代。TEM 结果表明所有化合物的形态和尺寸相似。电化学测量表明 Co3O4 和 Co3-xNixO4 对析氧反应 (OER) 具有活性，并且还表明 Co3O4 中少量的镍掺杂可以显着提高中性、碱性和缓冲 (pH-7) 电解质中的 OER 活性。在所有成分中，0.5% 的 Ni 掺杂 Co3O4 (Co2.985Ni0. 015O4) 在 K2SO4 介质中的电流密度和起始电位似乎比 Co3O4 更活跃。然而，OER 活性的增强会降低，直到掺杂浓度超过 0.5%。磷酸盐缓冲溶液 (PBS) 研究表明 Co3O4 和 0.5% Ni 掺杂的 Co3O4 显示出接近热力学势的 OER。详细的 X 射线光电子能谱 (XPS) 研究表明，表面氧（晶格氧）浓度是决定 OER 活性的重要因素，0.5% Ni 掺杂的 Co3O4 (Co2.985Ni0.015O4) 的 OER 活性最高，因此给出了最高的OER 活动。5% Ni 掺杂的 Co3O4 在接近热力学势时表现出 OER。详细的 X 射线光电子能谱 (XPS) 研究表明，表面氧（晶格氧）浓度是决定 OER 活性的重要因素，0.5% Ni 掺杂的 Co3O4 (Co2.985Ni0.015O4) 的 OER 活性最高，因此给出了最高的OER 活动。5% Ni 掺杂的 Co3O4 在接近热力学势时表现出 OER。详细的 X 射线光电子能谱 (XPS) 研究表明，表面氧（晶格氧）浓度是决定 OER 活性的重要因素，0.5% Ni 掺杂的 Co3O4 (Co2.985Ni0.015O4) 的 OER 活性最高，因此给出了最高的OER 活动。