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Monodispersed Pt Sites Supported on NiFe-LDH from Synchronous Anchoring and Reduction for High Efficiency Overall Water Splitting
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2023-01-15 , DOI: 10.1002/smll.202207044 Jia-Min Huo 1 , Ze-Lin Ma 2 , Ying Wang 1 , Yi-Jia Cao 1 , Yu-Cheng Jiang 1 , Shu-Ni Li 1 , Yu Chen 3 , Man-Cheng Hu 1 , Quan-Guo Zhai 1
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2023-01-15 , DOI: 10.1002/smll.202207044 Jia-Min Huo 1 , Ze-Lin Ma 2 , Ying Wang 1 , Yi-Jia Cao 1 , Yu-Cheng Jiang 1 , Shu-Ni Li 1 , Yu Chen 3 , Man-Cheng Hu 1 , Quan-Guo Zhai 1
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Precise design of low-cost, efficient and definite electrocatalysts is the key to sustainable renewable energy. Herein, this work develops a targeted-anchored and subsequent spontaneous-redox strategy to synthesize nickel-iron layered double hydroxide (LDH) nanosheets anchored with monodispersed platinum (Pt) sites (Pt@LDH). Intermediate metal-organic frameworks (MOF)/LDH heterostructure not only provides numerous confine points to guarantee the stability of Pt sites, but also excites the spontaneous reduction for PtII. Electronic structure, charge transfer ability and reaction kinetics of Pt@LDH can be effectively facilitated by the monodispersed Pt moieties. As a result, the optimized Pt@LDH that with the 5% ultra-low content Pt exhibits the significant increment in electrochemical water splitting performance in alkaline media, which only afford low overpotentials of 58 mV at 10 mA cm−2 for hydrogen evolution reaction (HER) and 239 mV at 10 mA cm−2 for oxygen evolution reaction (OER), respectively. In a real device, Pt@LDH can drive an overall water-splitting at low cell voltage of 1.49 V at 10 mA cm−2, which can be superior to most reported similar LDH-based catalysts. Moreover, the versatility of the method is extended to other MOF precursors and noble metals for the design of ultrathin LDH supported monodispersed noble metal electrocatalysts promoting research interest in material design.
中文翻译:
NiFe-LDH 支持的单分散 Pt 位点来自同步锚定和还原以实现高效整体水分解
低成本、高效和确定的电催化剂的精确设计是可持续可再生能源的关键。在此,这项工作开发了一种靶向锚定和随后的自发氧化还原策略,以合成锚定有单分散铂 (Pt) 位点 (Pt@LDH) 的镍-铁层状双氢氧化物 (LDH) 纳米片。中间金属有机框架 (MOF)/LDH 异质结构不仅提供了许多限制点以保证 Pt 位点的稳定性,而且还激发了 Pt II的自发还原. 单分散的 Pt 部分可以有效地促进 Pt@LDH 的电子结构、电荷转移能力和反应动力学。因此,具有 5% 超低 Pt 含量的优化 Pt@LDH 在碱性介质中表现出电化学水分解性能的显着提高,在 10 mA cm -2 下仅提供 58 mV 的低过电势用于析氢反应(HER) 和 239 mV 在 10 mA cm -2下分别用于析氧反应 (OER)。在实际设备中,Pt@LDH 可以在 10 mA cm −2的 1.49 V 低电池电压下驱动整体水分解,这可能优于大多数报道的类似 LDH 基催化剂。此外,该方法的多功能性扩展到其他 MOF 前体和贵金属,用于设计超薄 LDH 负载的单分散贵金属电催化剂,促进了材料设计的研究兴趣。
更新日期:2023-01-15
中文翻译:
NiFe-LDH 支持的单分散 Pt 位点来自同步锚定和还原以实现高效整体水分解
低成本、高效和确定的电催化剂的精确设计是可持续可再生能源的关键。在此,这项工作开发了一种靶向锚定和随后的自发氧化还原策略,以合成锚定有单分散铂 (Pt) 位点 (Pt@LDH) 的镍-铁层状双氢氧化物 (LDH) 纳米片。中间金属有机框架 (MOF)/LDH 异质结构不仅提供了许多限制点以保证 Pt 位点的稳定性,而且还激发了 Pt II的自发还原. 单分散的 Pt 部分可以有效地促进 Pt@LDH 的电子结构、电荷转移能力和反应动力学。因此,具有 5% 超低 Pt 含量的优化 Pt@LDH 在碱性介质中表现出电化学水分解性能的显着提高,在 10 mA cm -2 下仅提供 58 mV 的低过电势用于析氢反应(HER) 和 239 mV 在 10 mA cm -2下分别用于析氧反应 (OER)。在实际设备中,Pt@LDH 可以在 10 mA cm −2的 1.49 V 低电池电压下驱动整体水分解,这可能优于大多数报道的类似 LDH 基催化剂。此外,该方法的多功能性扩展到其他 MOF 前体和贵金属,用于设计超薄 LDH 负载的单分散贵金属电催化剂,促进了材料设计的研究兴趣。