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High-efficiency oxygen evolution catalyzed by Sn–Co–Ni phosphide with oriented crystal phases
Journal of Materials Chemistry A ( IF 10.7 ) Pub Date : 2022-06-10 , DOI: 10.1039/d2ta03181g Xin Liu 1 , Jun Huang 2, 3 , Tongtong Li 1 , Wei Chen 2 , Guangliang Chen 1 , Liting Han 2 , Kostya (Ken) Ostrikov 3
Journal of Materials Chemistry A ( IF 10.7 ) Pub Date : 2022-06-10 , DOI: 10.1039/d2ta03181g Xin Liu 1 , Jun Huang 2, 3 , Tongtong Li 1 , Wei Chen 2 , Guangliang Chen 1 , Liting Han 2 , Kostya (Ken) Ostrikov 3
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Oxygen evolution reaction (OER) is the main limiting step of overall water splitting, and it is crucial to develop high-performance electrocatalysts for increasing the OER efficiency. Herein, a tin layer is coated on the nickel–cobalt foam surface with an electrodeposition technique and the multiple-phases of tri-metal Sn–Co–Ni phosphide (SnPi@CoP–Ni5P4/NCF) are simultaneously formed with a simple phosphating step. The synthesized SnPi@CoP–Ni5P4/NCF exhibits an excellent electrocatalytic performance for OER, which can transfer the current densities of 10 and 600 mA cm−2 (j10 and j600) in 1.0 M KOH with low overpotentials of 180 and 364 mV, respectively. The ultra-stable OER process is characterized by a low decay (2.1%) over 50 h I–t test with j100. The quantum chemistry simulations reveal the synergistic effects of the tri-metal phosphide, while the oriented crystal phases of SnPi@CoP–Ni5P4 enable the electron redistribution for lowering H2O adsorption energy and decreasing the energy barrier for dissociation. The in situ Raman results suggest that the formed NiOOH and CoOOH act as the active intermediates for OER in the alkaline medium.
中文翻译：
具有取向晶相的 Sn-Co-Ni 磷化物催化的高效析氧
析氧反应（OER）是整体水分解的主要限制步骤，开发高性能电催化剂对于提高 OER 效率至关重要。在此，采用电沉积技术在镍钴泡沫表面涂覆锡层，同时形成多相三金属 Sn-Co-Ni 磷化物 (SnPi@CoP-Ni 5 P 4 /NCF)简单的磷化步骤。合成的 SnPi@CoP–Ni 5 P 4 /NCF 表现出优异的 OER 电催化性能，可以转移 10 和 600 mA cm -2 ( j 10和j 600) 在 1.0 M KOH 中，过电位低分别为 180 和 364 mV。超稳定的 OER 过程的特点是在 50 h I - t测试中具有低衰减 (2.1%) j 100。量子化学模拟揭示了三金属磷化物的协同效应，而 SnPi@CoP–Ni 5 P 4的定向晶相能够实现电子重新分布，从而降低 H 2 O 吸附能并降低解离能垒。原位拉曼结果表明，形成的 NiOOH 和 CoOOH 在碱性介质中充当 OER 的活性中间体。
更新日期：2022-06-14
中文翻译：
具有取向晶相的 Sn-Co-Ni 磷化物催化的高效析氧
析氧反应（OER）是整体水分解的主要限制步骤，开发高性能电催化剂对于提高 OER 效率至关重要。在此，采用电沉积技术在镍钴泡沫表面涂覆锡层，同时形成多相三金属 Sn-Co-Ni 磷化物 (SnPi@CoP-Ni 5 P 4 /NCF)简单的磷化步骤。合成的 SnPi@CoP–Ni 5 P 4 /NCF 表现出优异的 OER 电催化性能，可以转移 10 和 600 mA cm -2 ( j 10和j 600) 在 1.0 M KOH 中，过电位低分别为 180 和 364 mV。超稳定的 OER 过程的特点是在 50 h I - t测试中具有低衰减 (2.1%) j 100。量子化学模拟揭示了三金属磷化物的协同效应，而 SnPi@CoP–Ni 5 P 4的定向晶相能够实现电子重新分布，从而降低 H 2 O 吸附能并降低解离能垒。原位拉曼结果表明，形成的 NiOOH 和 CoOOH 在碱性介质中充当 OER 的活性中间体。
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