Ti3c2は、Nife-LDH層状電気触媒を媒介して、水分割のOER性能を高める

酸素進化反応（OER）は、速い反応速度と高い過ポテンシャルを備えた非常に複雑なプロセスであり、水分割の商業的適用の主な制限です。したがって、高性能OER触媒を設計する必要があります。NIFEベースの層状二重水酸化物（NIFE-LDHS）は、最近、反応活性が高いと単純な製造プロセスのために多くの注目を集めています。この研究では、NIFE-LDHに基づいた新しい電気触媒を、電気触媒の構造的および電子的特性を調節するために利用されたTi3C2を導入することにより構築されました。構造検査は、2D構造のTi3C2がNife-LDHS Nanosheetsをうまくドープし、Nife-LDH/TI3C2ヘテロ接合を形成することを明らかにしています。第一に、ヘテロ接合により電荷移動抵抗が大幅に減少し、LDHナノシート間の電子移動が促進されます。第二に、理論計算は、 *OHから *Oへの速度決定ステップの間のエネルギー障壁が低下し、反応中間体の形成、したがってOERの発生を支持することを示しています。その結果、複合電極触媒は、10 mA/cm2の電流密度で334 mVの過方向と55 mV/decの小さなタフェル勾配を示します。、 それぞれ。この研究は、2D材料を利用することにより、NIFEベースの電気触媒のパフォーマンスを促進するためのインスピレーションを提供します。

Oxygen evolution reaction (OER) is a very complex process with slow reaction kinetics and high overpotential, which is the main limitation for the commercial application of water splitting. Thus, it is of necessary to design high-performance OER catalysts. NiFe based layered double hydroxides (NiFe-LDHs) have recently gained a lot of attention due to their high reaction activity and simple manufacturing process. In this study, a novel electrocatalyst based on NiFe-LDH was constructed by introducing Ti3C2, which was utilized to modulate the structural and electronic properties of the electrocatalysts. Structural examinations reveal that the Ti3C2 of 2D structure successfully dope the NiFe-LDHs nanosheets, forming NiFe-LDH/Ti3C2 heterojunctions. Firstly, the heterojunction substantially reduces the charge transfer resistance, promoting the electron migration between the LDH nanosheets. Secondly, theoretical calculations demonstrate that the energy barrier between the rate-determining step from *OH to *O is lowered, favoring the formation of the reaction intermediates and thus the occurrence of OER. As a result, the composite electrocatalyst exhibits a low overpotential of 334 mV at a current density of 10 mA/cm2 and a small Tafel slope of 55 mV/dec, which are superior to those of the NiFe-LDH by 11.2 % and 38.5 %, respectively. This study provides inspiration for promoting the performances of NiFe based electrocatalysts by utilizing 2D materials.