开发优良而廉价的电解水催化剂对氢能的应用具有重要意义。这里，开发了一种高效、稳定的析氧（OER）催化剂，它具有多层堆叠的杂化结构，即垂直石墨烯纳米片（VGSs），MoS2纳米片和层状FeCoNi氢氧化物（FeCoNi(OH)x）依次生长在碳纤维上。该杂化催化剂具有出色的OER性能，在500和1000 mA cm-2的大电流密度下，仅需要较低的过电势（分别为225和241 mV），还显示出很小的Tafel斜率。理论计算表明，FeCoNi(OH)x与MoS2的复合可产生有利的电子结构，降低OER过电位，以促进电催化活性。使用CF/VGSs/MoS2/ FeCoNi(OH)x作为阳极，组装成碱性的水电解槽，研究其全电解水性质，在1.59 V时实现了100 mA cm-2的电流密度，100小时电解测试中电流几乎无衰减，具有出色的稳定性，这证实了所制备的高效催化剂在水电解领域具有广阔的应用前景。
 
Figure 1. 样品制备过程示意图。a–d CF/VMFO的制备步骤。e 由CF/VMFO制备成CF/VMFP的过程。
 
 
Figure 2.不同样品的SEM图像。a CF/VGS，b CF/VGSs/MoS2，c CF/VMFO，d CF/VMFP的SEM图像。
 

Figure 3. 不同样品的TEM表征。a-c MoS2/FeCoNi(OH)x的TEM图像。d MoS2/FeCoNi(OH)x的元素映射。e–g MoS2/FeCoNiPx在不同放大倍数下的TEM图像。b，f中的插图是相应的SAED模式。
 

Figure 4. 不同样品的拉曼光谱，XRD图谱，XPS光谱和XANES光谱。a拉曼光谱VMFO。b-c不同样品的XRD图谱。（d-f）Fe 2p，Co 2p和Ni 2p XPS光谱。 g–i所制备的样品以及标准样品经归一化后的Fe，Co和Ni K边缘XANES光谱。
 

Figure 5. 不同样品在1 M KOH中测试的OER性能。a LSV曲线。b Tafel图。c不同扫描速率下的电容电流。d CF/VMFO在250和500 mA cm-2时随时间变化的过电势曲线。
 
       该研究工作由哈尔滨工业大学（深圳校区）Yejun Qiu和 Jie Yu课题组于2021年发表在Nature Communications期刊上。原文：Graphene/MoS2/FeCoNi(OH)x and Graphene/MoS2/FeCoNiPx multilayer-stacked vertical nanosheets on carbon fibers for highly efficient overall water splitting。

转自《石墨烯杂志》公众号