具有增强的双功能光/电催化活性、用于整体水分解的分层CoFe-层状双氢氧化物与g-C3N4异质结构

摘要： 为实现氢能经济的可持续清洁能源，开发高效、地球储量丰富且非贵金属的过渡金属光/电催化剂用于全水分解极具价值。本研究通过溶剂热法合成了具有分级花状微/纳米片结构和高比表面积的层状双氢氧化物（LDH）@g-C3N4复合材料。高分辨透射电镜（HRTEM）图像显示g-C3N4纳米片表面高度取向，主要暴露(002)晶面。与原始CoFe-LDH相比，该分级纳米复合物在1.0 M KOH电解液中展现出优异且稳定的电催化性能：电流密度为10 mA/cm2时塔菲尔斜率仅58 mV/dec，过电位约275 mV。同时，CoFe-LDH@g-C3N4在1.0 M KOH电解液中也表现出卓越的析氢反应（HER）性能，电流密度为10 mA/cm2时过电位为417 mV，塔菲尔斜率低至77 mV/dec。因此，本研究不仅通过引入g-C3N4纳米片提升了CoFe-LDH的催化活性，还揭示了分级花状形貌与全水分解光/电催化活性之间的关联机制。