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Fe3O4/CoO Interfacial Nanostructure Supported on Carbon Nanotubes as a Highly Efficient Electrocatalyst for Oxygen Evolution Reaction
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2020-02-20 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.9b07292 Yutong Luo 1 , Haidong Yang 2 , Ping Ma 1 , Sha Luo 1 , Ziming Zhao 1 , Jiantai Ma 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2020-02-20 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.9b07292 Yutong Luo 1 , Haidong Yang 2 , Ping Ma 1 , Sha Luo 1 , Ziming Zhao 1 , Jiantai Ma 1
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Transitional metal oxides (TMO) exhibit well electrocatalytic performance for oxygen evolution reaction (OER) and have the potential to replace the noble metal electrocatalysts. However, how to further increase the number of catalytic active sites and improve the electrocatalytic activity in alkaline solution is always a great challenge. Therefore, it is necessary to develop high-performance OER electrocatalysts. Herein, the coupled interfacial nanostructure of Fe3O4 and CoO was successfully supported on carbon nanotubes (CNTs) as a highly efficient OER electrocatalyst (denoted as Fe3O4/CoO CNTs) through a simple and feasible two-step synthesis strategy. It is found that the electrocatalyst Fe3O4/CoO CNTs shows remarkable electrocatalytic activity toward OER with a low overpotential of 270 mV (i.e., 1.50 V vs reversible hydrogen electrode) at the current density of 10 mA cm–2 and a small Tafel slope of 59 mV dec–1 in basic media. Additionally, it presents superior electrochemical stability for over 45 h. The outstanding OER performance of the electrocatalyst is mainly derived from the coupled interfacial nanostructure between Fe3O4 and CoO, which promotes the improvement of the electronic structure, increases the number of catalytic active sites, and creates abundant oxygen vacancies. Our work provides a good choice for the future application of TMO-based electrocatalysts in water splitting.
中文翻译：
碳纳米管上负载的Fe 3 O 4 / CoO界面纳米结构作为高效的氧析出反应电催化剂
过渡金属氧化物（TMO）对氧气析出反应（OER）表现出良好的电催化性能，并具有取代贵金属电催化剂的潜力。然而，如何进一步增加催化活性位的数目并改善碱性溶液中的电催化活性一直是一个巨大的挑战。因此，有必要开发高性能的OER电催化剂。本文中，通过简单可行的两步合成策略，成功地将Fe 3 O 4和CoO的界面纳米结构支撑在作为高效OER电催化剂的碳纳米管（CNTs）上（表示为Fe 3 O 4 / CoO CNTs）。发现电催化剂Fe 3 O4朝向OER / CoO的碳纳米管显示显着的电催化活性具有低超电势270毫伏（即，1.50 V相对于可逆氢电极）以10mA厘米的电流密度的-2和59毫伏癸小塔菲尔斜率-1在基本媒体。此外，它具有超过45小时的优异电化学稳定性。电催化剂出色的OER性能主要来自于Fe 3 O 4与CoO之间的耦合界面纳米结构，它促进了电子结构的改善，增加了催化活性位点的数量，并创造了丰富的氧空位。我们的工作为TMO基电催化剂在水分解中的未来应用提供了很好的选择。
更新日期：2020-02-21
中文翻译：
碳纳米管上负载的Fe 3 O 4 / CoO界面纳米结构作为高效的氧析出反应电催化剂
过渡金属氧化物（TMO）对氧气析出反应（OER）表现出良好的电催化性能，并具有取代贵金属电催化剂的潜力。然而，如何进一步增加催化活性位的数目并改善碱性溶液中的电催化活性一直是一个巨大的挑战。因此，有必要开发高性能的OER电催化剂。本文中，通过简单可行的两步合成策略，成功地将Fe 3 O 4和CoO的界面纳米结构支撑在作为高效OER电催化剂的碳纳米管（CNTs）上（表示为Fe 3 O 4 / CoO CNTs）。发现电催化剂Fe 3 O4朝向OER / CoO的碳纳米管显示显着的电催化活性具有低超电势270毫伏（即，1.50 V相对于可逆氢电极）以10mA厘米的电流密度的-2和59毫伏癸小塔菲尔斜率-1在基本媒体。此外，它具有超过45小时的优异电化学稳定性。电催化剂出色的OER性能主要来自于Fe 3 O 4与CoO之间的耦合界面纳米结构，它促进了电子结构的改善，增加了催化活性位点的数量，并创造了丰富的氧空位。我们的工作为TMO基电催化剂在水分解中的未来应用提供了很好的选择。
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