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27.01.2021 | Energy materials | Ausgabe 13/2021

Journal of Materials Science 13/2021

Fast and facile synthesis of carbonate-modified NiFe layered double hydroxide nanosheets by dielectric barrier discharge microplasma: mechanism and application in enhanced water oxidation

Zeitschrift:
Journal of Materials Science > Ausgabe 13/2021
Autoren:
Zhipeng Wang, Jiahui Zhang, Qiang Wang, Xue Jiang, Ke Huang, Xiaoli Xiong
Wichtige Hinweise
Handling Editor: Till Froemling.

Supplementary Information

The online version contains supplementary material available at https://​doi.​org/​10.​1007/​s10853-021-05798-1.

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

A fast and facile approach was designed to fabricate carbonate (Ci)-modified NiFe layered double hydroxide (LDH) nanosheets array on carbon cloth (CC) by dielectric barrier discharge (DBD) microplasma. The whole synthetic process can be completed within 1 h at ambient temperature and pressure. The prepared NiFe LDH-Ci/CC emerges a superior catalytic activity for oxygen evolving reaction in alkaline media, which only demands an overpotential of 240 mV at 20 mA cm−2 with a high stability for at least 90 h, and shows an excellent turnover frequency value of 0.323 mol O2 s−1 at 350 mV. Time-resolved measurements of direct emission spectra for nitrogen second positive system N2(C-B) were measured in the DBD microplasma discharge. And a high vibrational temperature (Tvib, 3100 K) and rotational temperature (Trot, 340 K) were obtained, indicating a great chemical reactivity. In addition, the intermediate products of hydroxyl radicals (·OH) were identified and the possible synthesis mechanism was tentatively proposed.

Graphical abstract

A fast and facile approach was designed to fabricate NiFe LDH-Ci/CC by DBD microplasma.

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