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Three-Dimensional Hierarchical Porous Nanotubes Derived from Metal-Organic Frameworks for Highly Efficient Overall Water Splitting

机译：从金属有机框架衍生的三维分层多孔纳米管可实现高效的总水分解

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摘要

Effective design of bifunctional catalysts for both hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER) is important but remains challenging. Herein, we report a three-dimensional (3D) hierarchical structure composed of homogeneously distributed Ni-Fe-P nanoparticles embedded in N-doped carbons on nickel foams (denoted as Ni-Fe-P@NC/NF) as an excellent bifunctional catalyst. This catalyst was fabricated by an anion exchange method and a low-temperature phosphidation of nanotubular Prussian blue analogue (PBA). The Ni-Fe-P@NC/NF displayed exceptional catalytic activity toward both HER and OER and delivered an ultralow cell voltage of 1.47 V to obtain 10 mA cm with extremely excellent durability for 100 h when assembled as a practical electrolyser. The extraordinary performance of Ni-Fe-P@NC/NF is attributed to the abundance of unsaturated active sites, the well-defined hierarchical porous structure, and the synergistic effect between multiple components. Our work will inspire more rational designs of highly active non-noble electrocatalysts for industrial energy applications.
机译：对于氢释放反应（HER）和氧释放反应（OER）的双功能催化剂的有效设计很重要，但仍然具有挑战性。在本文中，我们报告了由均匀分布的Ni-Fe-P纳米颗粒组成的三维（3D）分层结构，该纳米颗粒嵌入在泡沫镍（表示为Ni-Fe-P @ NC / NF）上作为N掺杂碳，是一种出色的双功能催化剂。该催化剂是通过阴离子交换法和纳米管普鲁士蓝类似物（PBA）的低温磷酸化制备的。 Ni-Fe-P @ NC / NF对HER和OER均显示出优异的催化活性，并在组装为实用电解槽时提供1.47 V的超低电池电压，从而获得10 mA cm的超强耐用性100 h。 Ni-Fe-P @ NC / NF的非凡性能归因于大量的不饱和活性位点，明确定义的分层多孔结构以及多种组分之间的协同效应。我们的工作将启发对用于工业能源应用的高活性非贵金属电催化剂进行更合理的设计。

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