Volume 8 Issue 5
Oct.  2023
Turn off MathJax
Article Contents
Jingyi Wang, Jiajia Huang, Siyu Zhao, Ivan P. Parkin, Zhihong Tian, Feili Lai, Tianxi Liu, Guanjie He. Mo/Fe bimetallic pyrophosphates derived from Prussian blue analogues for rapid electrocatalytic oxygen evolution. Green Energy&Environment, 2023, 8(5): 1450-1458. doi: 10.1016/j.gee.2022.02.014
Citation: Jingyi Wang, Jiajia Huang, Siyu Zhao, Ivan P. Parkin, Zhihong Tian, Feili Lai, Tianxi Liu, Guanjie He. Mo/Fe bimetallic pyrophosphates derived from Prussian blue analogues for rapid electrocatalytic oxygen evolution. Green Energy&Environment, 2023, 8(5): 1450-1458. doi: 10.1016/j.gee.2022.02.014

Mo/Fe bimetallic pyrophosphates derived from Prussian blue analogues for rapid electrocatalytic oxygen evolution

doi: 10.1016/j.gee.2022.02.014
  • Efficient and stable oxygen evolution electrocatalysts are indispensable for industrial applications of water splitting and hydrogen production. Herein, a simple and practical method was applied to fabricate (Mo, Fe)P2O7@NF electrocatalyst by directly growing Mo/Fe bimetallic pyrophosphate derived from Prussian blue analogues on three-dimensional porous current collector. In alkaline media, the developed material possesses good hydrophilic features and exhibits best-in-class oxygen evolution reaction (OER) performances. Surprisingly, the (Mo, Fe)P2O7@NF only requires overpotentials of 250 and 290 mV to deliver 100 and 600 mA cm−2 in 1 mol L−1 KOH, respectively. Furthermore, the (Mo, Fe)P2O7@NF shows outstanding performances in alkaline salty water and 1 mol L−1 high purity KOH. A worthwhile pathway is provided to combine bimetallic pyrophosphate with commercial Ni foam to form robust electrocatalysts for stable electrocatalytic OER, which has a positive impact on both hydrogen energy application and environmental restoration.

     

  • loading
  • [1]
    X. Y. Yu, Y. Feng, B. Y. Guan, X. W. Lou, U. Paik, Energy Environ. Sci. 9 (2016) 1246-1250.
    [2]
    S. Anantharaj, V. Aravindan, Adv. Energy Mater. 10 (2020) 30.
    [3]
    B. Wang, C. Tang, H. F. Wang, X. Chen, R. Cao, Q. Zhang, Adv. Mater. 31 (2019) e1805658.
    [4]
    Z. Pu, J. Zhao, I. S. Amiinu, W. Li, M. Wang, D. He, S. Mu, Energy Environ. Sci. 12 (2019) 952-957.
    [5]
    X. Tian, P. Zhao, W. Sheng, Adv. Mater. 31 (2019) e1808066.
    [6]
    S. Jo, S. Noh, K. R. Wee, J. H. Shim, ChemElectroChem 7 (2020) 3725-3732.
    [7]
    Y. Gorlin, T. F. Jaramillo, J. Am. Chem. Soc. 132 (2010) 13612-13614.
    [8]
    F. Y. Cheng, J. Chen, Chem. Soc. Rev. 41 (2012) 2172-2192.
    [9]
    A. J. Bard, M. A. Fox, Accounts Chem. Res. 28 (1995) 141-145.
    [10]
    S. Lei, Q. H. Li, Y. Kang, Z. G. Gu, J. Zhang, Appl. Catal. B Environ. 245 (2019) 1-9.
    [11]
    M. Kunitski, N. Eicke, P. Huber, J. Kohler, S. Zeller, J. Voigtsberger, N. Schlott, K. Henrichs, H. Sann, F. Trinter, L. P. H. Schmidt, A. Kalinin, M. S. Schoffler, T. Jahnke, M. Lein, R. Dorner, Nat. Commun. 10 (2019) 1-7.
    [12]
    Q. Shi, C. Zhu, D. Du, Y. Lin, Chem. Soc. Rev. 48 (2019) 3181-3192.
    [13]
    L. Yu, H. Zhou, J. Sun, I. K. Mishra, D. Luo, F. Yu, Y. Yu, S. Chen, Z. Ren, J. Mater. Chem. A 6 (2018) 13619-13623.
    [14]
    L. L. Zhu, H. P. Lin, Y. Y. Li, F. Liao, Y. Lifshitz, M. Q. Sheng, S. T. Lee, M. W. Shao, Nat. Commun. 7 (2016) 12272.
    [15]
    M. F. Li, K. Duanmu, C. Z. Wan, T. Cheng, L. Zhang, S. Dai, W. X. Chen, Z. P. Zhao, P. Li, H. L. Fei, Y. M. Zhu, R. Yu, J. Luo, K. T. Zang, Z. Y. Lin, M. N. Ding, J. Huang, H. T. Sun, J. H. Guo, X. Q. Pan, W. A. Goddard III, P. Sautet, Y. Huang, X. F. Duan, Nat. Catal. 2 (2019) 495-503.
    [16]
    S. Q. Zhou, L. Shang, Y. X. Zhao, R. Shi, G. I. N. Waterhouse, Y. C. Huang, L. R. Zheng, T. R. Zhang, Adv. Mater. 31 (2019) 1900509.
    [17]
    L. C. Seitz, C. F. Dickens, K. Nishio, Y. Hikita, J. Montoya, A. Doyle, C. Kirk, A. Vojvodic, H. Y. Hwang, J. K. Norskov, T. F. Jaramillo, Science 353 (2016) 1011-1014.
    [18]
    R. Zeng, Y. Yang, X. R. Feng, H. Q. Li, L. M. Gibbs, F. J. Disalvo, H. D. Abruna, Sci. Adv. 8 (2022) eabj1584.
    [19]
    Y. K. Lu, Z. X. Li, Y. L. Xu, L. Q. Tang, S. J. Xu, D. Li, J. J. Zhu, D. L. Jiang, Chem. Eng. J. 411 (2021) 128433.
    [20]
    J. Huang, J. Wang, R. Xie, Z. Tian, G. Chai, Y. Zhang, F. Lai, G. He, C. Liu, T. Liu, P. R. Shearing, D. J. L. Brett, J. Mater. Chem. A 8 (2020) 19879-19886.
    [21]
    S. Y. Zhao, R. K. Xie, L. Q. Kang, M. N. Yang, X. Y. He, W. Y. Li, R. Wang, D. J. L. Brett, G. J. He, G. L. Chai, I. P. Parkin, Small Sci. 1 (2021) 2100032.
    [22]
    S. Y. Zhao, M. N. Yang, Y. S. Tan, D. J. L. Brett, G. J. He, I. P. Parkin, Multifunct. Mater. 4 (2021) 025001.
    [23]
    J. J. Duan, Z. Han, R. L. Zhang, J. J. Feng, L. Zhang, Q. L. Zhang, A. J. Wang, J. Colloid Interf. Sci. 588 (2021) 248-256.
    [24]
    Z. Guo, Y. Y. Pang, H. Xie, G. J. He, I. P. Parkin, G. L. Chai, ChemElectroChem 8 (2021) 135-141.
    [25]
    T. Wu, S. Sun, J. Song, S. Xi, Y. Du, B. Chen, W. A. Sasangka, H. Liao, C. L. Gan, G. G. Scherer, L. Zeng, H. Wang, H. Li, A. Grimaud, Z. J. Xu, Nat. Catal. 2 (2019) 763-772.
    [26]
    S. Kitagawa, R. Kitaura, S. i. Noro, Angew. Chem. Int. Ed. 43 (2004) 2334-2375.
    [27]
    A. A. Karyakin, Electroanalysis: An International Journal Devoted to Fundamental and Practical Aspects of Electroanalysis 13 (2001) 813-819.
    [28]
    J. Nai, X. W. Lou, Adv. Mater. 31 (2019) 1706825.
    [29]
    Y. X. Yang, B. L. Li, Q. Zhang, W. H. Guo, X. H. Wang, L. J. Li, H. Q. Luo, N. B. Li, Energy Technol. 9 (2021) 2000178.
    [30]
    L. Zhang, Y. T. Ma, J. J. Duan, Y. Q. Yao, J. J. Feng, A. J. Wang, J. Colloid Interf. Sci. 611 (2022) 205-214.
    [31]
    Y. Krishnan, S. Bandaru, N. J. English, Catal. Sci. Technol. 11 (2021) 4619-4626.
    [32]
    J. Wang, H. C. Zengg, ACS Appl. Mater. Inter. 10 (2018) 6288-6298.
    [33]
    M. W. Kanan, Y. Surendranath, D. G. Nocera, Chem. Soc. Rev. 38 (2009) 109-114.
    [34]
    D. Zhao, Q. Shao, Y. Zhang, X. Huang, Nanoscale 10 (2018) 22787-22791.
    [35]
    Q. Che, Q. Ma, J. Wang, Y. Zhu, R. Shi, P. Yang, Mater. Lett. 272 (2020) 127877.
    [36]
    H. F. Shi, Q. Q. Zha, Y. H. Ni, J. Alloys Compd. 904 (2022) 164052.
    [37]
    S. Riyajuddin, K. Azmi, M. Pahuja, S. Kumar, T. Maruyama, C. Bera, K. Ghosh, ACS Nano 15 (2021) 5586-5599.
    [38]
    Y. S. Tan, R. K. Xie, S. Y. Zhao, X. K. Lu, L. X. Liu, F. J. Zhao, C. Z. Li, H. Jiang, G. L. Chai, D. J. L. Brett, P. R. Shearing, G. J. He, I. P. Parkin, Adv. Funct. Mater. 31 (2021) 2105579.
    [39]
    Y. Bai, L. C. Zhang, Q. L. Li, Y. K. Wu, Y. P. Wang, M. W. Xu, S. J. Bao, ACS Sustain. Chem. Eng. 9 (2021) 1297-1303.
    [40]
    H. Sun, Z. Yan, F. Liu, W. Xu, F. Cheng, J. Chen, Adv. Mater. 32 (2020) 1806326.
    [41]
    H. S. Jiang, K. N. Zhang, W. Y. Li, Z. Cui, S. A. He, S. Y. Zhao, J. Li, G. J. He, P. R. Shearing, D. J. L. Brett, J. Power Sources 472 (2020) 228497.
    [42]
    X. Q. Ye, J. C. Fan, Y. L. Min, P. H. Shi, Q. J. Xu, Nanoscale, 2021, 13, 14854-14865.
    [43]
    M. P. Chen, D. Liu, B. Y. Zi, Y. Y. Chen, D. Liu, X. Y. Du, F. F. Li, P. F. Zhou, Y. Ke, J. L. Li, K. H. Lo, C. T. Kwok, W. F. Ip, S. Chen, S. P. Wang, Q. J. Liu, H. Pan, J Energy Chem. 65 (2022) 405-414.
    [44]
    J. J. Duan, R. L. Zhang, J. J. Feng, L. Zhang, Q. L. Zhang, A. J. Wang, J. Colloid Interf. Sci. 581 (2021) 774-782.
    [45]
    L. Zhang, W. Cai, N. Bao, Adv. Mater. 33 (2021) 2100745.
    [46]
    H. Xu, B. Fei, G. Cai, Y. Ha, J. Liu, H. Jia, J. Zhang, M. Liu, R. Wu, Adv. Energy Mater. 10 (2020) 1902714.
    [47]
    Y. Lan, Y. Y. Liu, J. W. Li, D. J. Chen, G. J. He, I. P. Parkin, Adv. Sci. 8 (2021) 2004036.
    [48]
    T. L. Wang, A. Chutia, D. J. L. Brett, P. R. Shearing, G. J. He, G. L. Chai, I. P. Parkin, Energy Environ. Sci. 14 (2021) 2639-2669.
    [49]
    G. J. He, M. Ling, X. Y. Han, D. I. A. E. Amaiem, Y. L. Shao, Y. M. Li, W. Y. Li, S. Ji, B. Li, Y. Lu, R. J. Zou, F. R. Wang, D. J. L. Brett, Z. X. Guo, C. Blackman, I. P. Parkin, Energy Storage Mater. 9 (2017) 119-125.
    [50]
    S. Li, C. Xi, Y. Z. Jin, D. Wu, J. Q. Wang, T. Liu, H. B. Wang, C. K. Dong, H. Liu, S. A. Kulinich, X. W. Du, ACS Energy Lett. 4 (2019) 1823-1829.
    [51]
    J. Zhang, L. Dai, Angew. Chem. Inter. Ed. 55 (2016) 13296-13300.
    [52]
    S. Z. Xu, H. L. Hao, Y. N. Chen, W. Y. Li, W. Z. Shen, P. R. Shearing, D. J. L. Brett, G. J. He, Nanotechnology 32 (2021) 305401.
    [53]
    Y. N. Chen, H. L. Hao, X. K. Lu, W. Y. Li, G. J. He, W. Z. Shen, P. R. Shearing, D. J. L. Brett. Nanotechnology 32 (2021) 195405.
    [54]
    J. Zhang, L. Qu, G. Shi, J. Liu, J. Chen, L. Dai, Angew. Chem. 128 (2016) 2270-2274.
    [55]
    R. Ma, Y. Zhou, Y. Chen, P. Li, Q. Liu, J. Wang, Angew. Chem. Inter. Ed. 54 (2015) 14723-14727.
    [56]
    H. S. Jiang, S. Y. Zhao, W. Y. Li, T. P. Neville, I. Akpinar, P. R. Shearing, D. J. L. Brett, G. J. He, Green Energy Environ. 5 (2020) 506-512.
    [57]
    N. Zhang, X. Feng, D. Rao, X. Deng, L. Cai, B. Qiu, R. Long, Y. Xiong, Y. Lu, Y. Chai, Nat. Commun. 11 (2020) 4066.
    [58]
    Q. Wang, L. Shang, R. Shi, X. Zhang, Y. Zhao, G. I. N. Waterhouse, L. Z. Wu, C. H. Tung, T. Zhang, Adv. Energy Mater. 7 (2017) 1700467.
    [59]
    S. Gao, Y. Lin, X. Jiao, Y. Sun, Q. Luo, W. Zhang, D. Li, J. Yang, Y. Xie, Nature 529 (2016) 68-71.
    [60]
    C. Liang, P. Zou, A. Nairan, Y. Zhang, J. Liu, K. Liu, S. Hu, F. Kang, H. J. Fan, C. Yang, Energy Environ. Sci. 13 (2020) 86-95.
    [61]
    X. Yu, Z. Y. Yu, X. L. Zhang, Y. R. Zheng, Y. Duan, Q. Gao, R. Wu, B. Sun, M. R. Gao, G. Wang, S. H. Yu, J. Am. Chem. Soc. 141 (2019) 7537-7543.
    [62]
    L. Huang, D. Chen, G. Luo, Y. R. Lu, C. Chen, Y. Zou, C. L. Dong, Y. Li, S. Wang, Adv. Mater. 31 (2019) 1901439.
    [63]
    S. Dresp, F. Dionigi, M. Klingenhof, P. Strasser, ACS Energy Lett. 4 (2019) 933-942.
    [64]
    Y. Kuang, M. J. Kenney, Y. Meng, W. H. Hung, Y. Liu, J. E. Huang, R. Prasanna, P. Li, Y. Li, L. Wang, M. C. Lin, M. D. McGehee, X. Sun, H. Dai, P. Natl. Acad. Sci. 116 (2019) 6624-6629.
    [65]
    L. Yu, Q. Zhu, S. Song, B. McElhenny, D. Wang, C. Wu, Z. Qin, J. Bao, Y. Yu, S. Chen, Z. Ren, Nat. Commun. 10 (2019) 5106.
    [66]
    D. Y. Chung, P. P. Lopes, P. Farinazzo Bergamo Dias Martins, H. He, T. Kawaguchi, P. Zapol, H. You, D. Tripkovic, D. Strmcnik, Y. Zhu, S. Seifert, S. Lee, V. R. Stamenkovic, N. M. Markovic, Nat. Energy 5 (2020) 222-230.
    [67]
    Y. Dou, C. T. He, L. Zhang, H. Yin, M. Al-Mamun, J. Ma, H. Zhao, Nat. Commun. 11 (2020) 1664.
    [68]
    X. Xu, F. Song, X. Hu, Nat. Commun. 7 (2016) 12324.
    [69]
    W. Zhang, H. Song, Y. Cheng, C. Liu, C. Wang, M. A. N. Khan, H. Zhang, J. Liu, C. Yu, L. Wang, J. Li, Adv. Sci. 6 (2019) 1801901.
    [70]
    Z. Chen, B. Fei, M. Hou, X. Yan, M. Chen, H. Qing, R. Wu, Nano Energy 68 (2020) 104371.
    [71]
    J. Y. Xie, Z. Z. Liu, J. Li, L. Feng, M. Yang, Y. Ma, D. P. Liu, L. Wang, Y. M. Chai, B. Dong, J. Energy Chem. 48 (2020) 328-333.
    [72]
    H. Liao, X. Guo, Y. Hou, H. Liang, Z. Zhou, H. Yang, Small 16 (2020) 1905223.
    [73]
    F. Wang, X. Qi, Z. Qin, H. Yang, C. Liu and T. Liang, Int. J. Hydrog. Energy 45 (2020) 13353-13364.
    [74]
    P. Guo, Z. Wang, S. Ge, H. Chen, J. Zhang, H. Wang, S. Liu, S. Wei, X. Lu, ACS Sustain. Chem. Eng. 8 (2020) 4773-4780.
    [75]
    Y. Wang, J. Ma, J. Wang, S. Chen, H. Wang, J. Zhang, Adv. Energy Mater. 9 (2019) 1802939.
  • 加载中

Catalog

    通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
    • 1. 

      沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

    1. 本站搜索
    2. 百度学术搜索
    3. 万方数据库搜索
    4. CNKI搜索

    Article Metrics

    Article views (171) PDF downloads(6) Cited by()
    Proportional views

    /

    DownLoad:  Full-Size Img  PowerPoint
    Return
    Return