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Tailored Crafting of Core–Shell Cobalt-Hydroxides@Polyfluoroaniline Nanostructures with Strongly Coupled Interfaces and Improved Hydrophilicity to Enable Efficient Oxygen Evolution
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2020-03-27 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c01383 Jiaying Yu 1, 2 , Xianyun Hou 1 , Chaoqi Zhai 1 , Jie Li 1 , Andrea Sartorel 2 , Mauro Carraro 2 , Zhuo Xin 1 , Yuxing Huang 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2020-03-27 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c01383 Jiaying Yu 1, 2 , Xianyun Hou 1 , Chaoqi Zhai 1 , Jie Li 1 , Andrea Sartorel 2 , Mauro Carraro 2 , Zhuo Xin 1 , Yuxing Huang 1
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Recently, core–shell structured nanomaterials have displayed great potential as electrocatalysts for highly efficient oxygen evolution reaction (OER). However, the controllable synthesis of a core–shell structure to achieve optimal OER performance remains a great challenge. In this work, we reported the crafting of a cobalt-hydroxides@polyfluoroaniline (Co(OH)2@PFANI) core–shell structure via a facile route of in situ polymerization. This strategy has good control over the thickness of the PFANI shell, which can be as thin as ∼1.7 nm. Because of the unique composition (i.e., high electronegative F– anion) and thin thickness of the PFANI shell, the core–shell-structured Co(OH)2@PFANI demonstrated a synergy of electronic and interface engineering, leading to the optimization of electronic structures and hydrophilicity, strongly coupled hetero-interfaces of Co(OH)2 and PFANI, highly exposed active sites, and accelerated charge transfer. As a result, the as-synthesized core–shell Co(OH)2@PFANI structure displays excellent performance for OER with a small overpotential of 265 mV at 10 mA cm–2, surpassing most reported non-noble OER electrocatalysts. Therefore, this work provides new strategies for the rational design and crafting of advanced core–shell structures for efficient electrocatalysis.
中文翻译：
量身定制的核-壳氢氧化钴@聚氟苯胺纳米结构，具有强耦合的界面和改善的亲水性，可有效释放氧气
最近，核壳结构的纳米材料作为高效氧释放反应（OER）的电催化剂显示出巨大的潜力。但是，要获得最佳OER性能，可控的核-壳结构合成仍然是一个巨大的挑战。在这项工作中，我们报道了通过一种简便的原位聚合途径制备钴-氢氧化物@聚氟苯胺（Co（OH）2 @PFANI）核-壳结构。这种策略可以很好地控制PFANI外壳的厚度，该厚度可以薄至约1.7 nm。由于独特的组合物（的即，高电负性˚F -的PFANI壳，核-壳结构的Co（OH）的和薄的厚度阴离子）2@PFANI证明了电子和界面工程的协同作用，从而优化了电子结构和亲水性，Co（OH）2和PFANI的强耦合异质界面，高度暴露的活性位点和加速的电荷转移。结果，合成后的核-壳Co（OH）2 @PFANI结构对OER表现出优异的性能，在10 mA cm –2时具有265 mV的小过电位，超过了大多数报道的非贵金属OER电催化剂。因此，这项工作为合理设计和制造用于有效电催化的先进核壳结构提供了新的策略。
更新日期：2020-03-27
中文翻译：
量身定制的核-壳氢氧化钴@聚氟苯胺纳米结构，具有强耦合的界面和改善的亲水性，可有效释放氧气
最近，核壳结构的纳米材料作为高效氧释放反应（OER）的电催化剂显示出巨大的潜力。但是，要获得最佳OER性能，可控的核-壳结构合成仍然是一个巨大的挑战。在这项工作中，我们报道了通过一种简便的原位聚合途径制备钴-氢氧化物@聚氟苯胺（Co（OH）2 @PFANI）核-壳结构。这种策略可以很好地控制PFANI外壳的厚度，该厚度可以薄至约1.7 nm。由于独特的组合物（的即，高电负性˚F -的PFANI壳，核-壳结构的Co（OH）的和薄的厚度阴离子）2@PFANI证明了电子和界面工程的协同作用，从而优化了电子结构和亲水性，Co（OH）2和PFANI的强耦合异质界面，高度暴露的活性位点和加速的电荷转移。结果，合成后的核-壳Co（OH）2 @PFANI结构对OER表现出优异的性能，在10 mA cm –2时具有265 mV的小过电位，超过了大多数报道的非贵金属OER电催化剂。因此，这项工作为合理设计和制造用于有效电催化的先进核壳结构提供了新的策略。
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