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Hollow CoSx Nanoparticles Grown on FeCo-LDH Microtubes for Enhanced Electrocatalytic Performances for the Oxygen Evolution Reaction
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2021-11-04 , DOI: 10.1021/acsaem.1c01947 Feifei Yuan 1, 2 , Enli Zhang 2 , Zihao Liu 1 , Kun Yang 1 , Qingqing Zha 1 , Yonghong Ni 1
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2021-11-04 , DOI: 10.1021/acsaem.1c01947 Feifei Yuan 1, 2 , Enli Zhang 2 , Zihao Liu 1 , Kun Yang 1 , Qingqing Zha 1 , Yonghong Ni 1
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Hollow CoSx nanoparticles grown on FeCo-LDH microtubes (FeCo-LDH@CoSx) were successfully developed as a highly efficient and low-cost electrocatalyst for the oxygen evolution reaction (OER) in an alkaline solution. The as-prepared FeCo-LDH@CoSx microtubes were characterized by X-ray powder diffraction, field emission scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), X-ray photoelectron spectroscopy, and high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy (HAADF-STEM)-EDS elemental mapping. Experiments showed that the as-obtained hollow FeCo-LDH@CoSx electrocatalyst required low overpotentials of 229, 270, and 308 mV to deliver current densities of 10, 100, and 400 mA cm–2 in a 1 M KOH distilled water solution, respectively. Also, the as-obtained catalyst exhibited good durability in various alkaline electrolytes, including distilled water, tap water, and natural river water. In a two-electrode water-splitting device with nickel foams separately coated by FeCo-LDH@CoSx and 20% Pt/C as the anode and the cathode, respectively, using distilled water as the electrolyte, voltages of 1.495, 1.600, and 1.785 V were separately required for achieving current densities of 10, 100, and 400 mA cm–2. Simultaneously, the present two-electrode system continuously worked for 50 h at a current density of 50 mA cm–2 in various alkaline electrolytes, including distilled water, tap water, and natural river water, and no obvious voltage fluctuation was detected, implying remarkable stability. Obviously, the present FeCo-LDH@CoSx microstructure provides a catalyst selection for the OER in practical applications.
中文翻译：
在 FeCo-LDH 微管上生长的空心 CoSx 纳米颗粒可增强氧气释放反应的电催化性能
在 FeCo-LDH 微管上生长的空心 CoS x纳米粒子 (FeCo-LDH@CoS x ) 被成功开发为一种高效、低成本的电催化剂，用于碱性溶液中的析氧反应 (OER)。所制备的 FeCo-LDH@CoS x微管通过 X 射线粉末衍射、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能量色散 X 射线光谱 (EDS)、X 射线光电子能谱和高角环形暗场扫描透射电子显微镜 (HAADF-STEM)-EDS 元素映射。实验表明，所获得的空心 FeCo-LDH@CoS x电催化剂需要 229、270 和 308 mV 的低过电位才能在 1 M KOH 蒸馏水溶液中分别提供 10、100 和 400 mA cm –2 的电流密度。此外，所获得的催化剂在各种碱性电解质中表现出良好的耐久性，包括蒸馏水、自来水和天然河水。在分别包覆有 FeCo-LDH@CoS x和 20% Pt/C 的泡沫镍作为阳极和阴极的双电极水分解装置中，使用蒸馏水作为电解质，电压分别为 1.495、1.600 和分别需要 1.785 V 才能实现 10、100 和 400 mA cm –2 的电流密度。同时，本双电极系统在 50 mA cm 的电流密度下连续工作 50 h–2在各种碱性电解质中，包括蒸馏水、自来水和天然河水，均未检测到明显的电压波动，表明具有显着的稳定性。显然，目前的 FeCo-LDH@CoS x微结构为实际应用中的 OER 提供了催化剂选择。
更新日期：2021-11-22
中文翻译：
在 FeCo-LDH 微管上生长的空心 CoSx 纳米颗粒可增强氧气释放反应的电催化性能
在 FeCo-LDH 微管上生长的空心 CoS x纳米粒子 (FeCo-LDH@CoS x ) 被成功开发为一种高效、低成本的电催化剂，用于碱性溶液中的析氧反应 (OER)。所制备的 FeCo-LDH@CoS x微管通过 X 射线粉末衍射、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能量色散 X 射线光谱 (EDS)、X 射线光电子能谱和高角环形暗场扫描透射电子显微镜 (HAADF-STEM)-EDS 元素映射。实验表明，所获得的空心 FeCo-LDH@CoS x电催化剂需要 229、270 和 308 mV 的低过电位才能在 1 M KOH 蒸馏水溶液中分别提供 10、100 和 400 mA cm –2 的电流密度。此外，所获得的催化剂在各种碱性电解质中表现出良好的耐久性，包括蒸馏水、自来水和天然河水。在分别包覆有 FeCo-LDH@CoS x和 20% Pt/C 的泡沫镍作为阳极和阴极的双电极水分解装置中，使用蒸馏水作为电解质，电压分别为 1.495、1.600 和分别需要 1.785 V 才能实现 10、100 和 400 mA cm –2 的电流密度。同时，本双电极系统在 50 mA cm 的电流密度下连续工作 50 h–2在各种碱性电解质中，包括蒸馏水、自来水和天然河水，均未检测到明显的电压波动，表明具有显着的稳定性。显然，目前的 FeCo-LDH@CoS x微结构为实际应用中的 OER 提供了催化剂选择。
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