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Magnetic field‐enhanced water splitting enabled by bifunctional molybdenum‐doped nickel sulfide on nickel foam

Carbon Energy 2023年第10期5卷 50-63页

作者： Yuanyuan Zhang Mengxin Chen Ping Guo Yunchen Du Bo Song Xianjie Wang Zaixing Jiang Ping Xu MIIT Key Laboratory of Critical Materials Technology for New Energy Conversion and Storage School of Chemistry and Chemical EngineeringHarbin Institute of TechnologyHarbinChina School of Physics Harbin Institute of TechnologyHarbinChina

Herein,we report bifunctional molybdenum-doped nickel sulfide on nickel foam(Mo-NiS_(x)/NF)for magnetic field-enhanced overall water splitting under alkaline conditions.Proper doping of Mo can lead to optimization of the electronic structure of NiS_(x),which accelerates the dissociation of H2O and the adsorption of OH−in the hydrogen evolution reaction(HER)and the oxygen evolution reaction(OER)processes,respectively.In addition,the magnetically active Mo-NiS_(x)/NF can further enhance the HER and OER activity under an applied magnetic field due to the magnetoresistance effect and the ferromagnetic(FM)exchange-field penetration effect.As a result,Mo-NiS_(x)/NF requires low overpotentials of 307 mV at 50mA cm^(−2)(for OER)and 136 mV at 10mA cm^(−2)(for HER)under a magnetic field of 10000 G.Furthermore,the electrolytic cell constructed by the bifunctional Mo-NiS_(x)/NFs as both the cathode and the anode shows a low cell voltage of 1.594 V at 10 mA cm^(−2)with optimal stability over 60 h under the magnetic field.Simultaneous enhancement of the HER and OER processes by an external magnetic field through rational design of electrocatalysts might be promising for overall water splitting applications.

关键词： electron density modulation FM exchange‐field penetration effect magnetic field magnetoresistance effect water splitting

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