(Luận văn) nghiên cứu tổng hợp vật liệu niken coban hydroxit lớp kép có cấu trúc nano ứng dụng trong xúc tác điện hóa tách nước

BÔ ̣GIÁO DUC̣ VÀ ĐÀO TAỌ TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN VĂN THỊ MINH TRANG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU NIKEN COBAN HYDROXIT lu LỚP KÉP CÓ CẤU TRÚC NANO ỨNG DỤNG TRONG XÚC TÁC ĐIỆN an HÓA TÁCH NƯỚC n va p ie gh tn to nl w d oa Chuyên ngành: Vật lí chất rắn ll u nf va an lu Mãsố: 8440104 oi m z at nh z Người hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Hồng Trang m co l gm @ an Lu n va ac th si LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu đề tài trung thực, kết nghiên cứu thực Trường Đại học Quy Nhơn hướng dẫn TS Nguyễn Thị Hồng Trang, tài liệu tham khảo trích dẫn đầy đủ Học viên lu an n va p ie gh tn to Văn Thị Minh Trang d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si LỜI CẢM ƠN Đề tài ‘‘Nghiên cứu tổng hợp vật liệu Nicken Coban hydroxit lớp kép có cấu trúc nano ứng dụng xúc tác điện hóa tách nước” nội dung tơi nghiên cứu làm luận văn tốt nghiệp sau hai năm theo học chương trình cao học chuyên nghành Vật lý chất rắn trường Đại học Quy Nhơn Để hoàn thành q trình nghiên cứu hồn thiện luận văn xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thị Hồng Trang thuộc Bộ môn Vật lý lu Khoa học vật liệu, Khoa Khoa học tự nhiên, Trường Đại học Quy Nhơn Cơ người an hồn thành luận văn Ngồi tơi xin chân thành cảm ơn quý thầy phòng n va trực tiếp hướng dẫn, tận tình bảo tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu to gh tn thí nghiệm Vật lý chất rắn Bộ môn Vật lý Khoa học vật liệu, hỗ trợ p ie suốt trình làm thực nghiệm w Cuối cùng, tơi xin chân cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân yêu d oa nl động viên, quan tâm, hỗ trợ mặt để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp ll u nf va an lu Học viên oi m z at nh Văn Thị Minh Trang z m co l gm @ an Lu n va ac th si MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU lu an Lý chọn đề tài n va Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu tn to p ie gh Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu w Phương pháp nghiên cứu d oa nl Cấu trúc đề tài an lu CHƯƠNG TỔNG QUAN u nf va 1.1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU HYDROXIT LỚP KÉP (LDH) ll 1.1.1 Cấu trúc vật liệu hydroxit lớp kép oi m z at nh 1.1.2 Các ứng dụng xúc tác LDHs z 1.2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH ĐIỆN HĨA @ l gm 1.2.1 Các q trình điện hóa oxy hydro m co 1.2.2 Quá trình điện phân nước 14 an Lu 1.2.3 Tế bào điện hóa ba điện cực 18 n va ac th si 1.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO 19 1.3.1 Các phương pháp chung tổng hợp vật liệu nano 19 1.3.2 Phương pháp thủy nhiệt [39] 20 1.4 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 22 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO MẪU 25 2.1 THIẾT BỊ CHẾ TẠO MẪU 25 2.2 CÁC DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT SỬ DỤNG 26 lu an 2.3 QUY TRÌNH CHẾ TẠO MẪU NIKEN COBAN HYDROXIT LỚP KÉP n va (NiCo - LDH) CẤU TRÚC SỢI NANO 27 to ie gh tn 2.3.1 Chuẩn bị đế làm đế Niken 27 p 2.3.2 Chuẩn bị hóa chất 27 oa nl w 2.3.3 Phản ứng thủy nhiệt 28 d 2.3.4 Ủ nhiệt 30 an lu u nf va 2.4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT MẪU 31 ll 2.4.1 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 31 oi m z at nh 2.4.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 32 2.4.3 Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT - IR) 34 z @ l gm 2.4.4 Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET) 35 2.4.5 Đo thuộc tính điện hóa tách nước với hệ điện hóa ba điện cực 36 m co an Lu CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 n va 3.1 HÌNH THÁI BỀ MẶT CỦA VẬT LIỆU 38 ac th si 3.1.1 Hình thái bề mặt vật liệu sợi nano NiCo-LDH (T1) thủy nhiệt 120ºC, 12 38 3.1.2 Hình thái bề mặt vật liệu sợi nano NiCo2O4 (T2) ủ nhiệt nhiệt độ 300 ºC, khơng khí 39 3.1.3 Hình thái bề mặt vật liệu dạng bó sợi nano NiCo - LDH (T3) thủy nhiệt 120ºC, 12 40 3.1.4 Hình thái bề mặt vật liệu bó sợi nano NiCo2O4 (T4) ủ nhiệt nhiệt độ 300ºC, khơng khí 41 lu an 3.1.5 Ảnh SEM mẫu Co(OH)2 (T5) thủy nhiệt nhiệt độ 120oC, 12 n va khơng khí 42 to gh tn 3.1.6 Ảnh SEM mẫu NiCo-LDH (T1), NiCo-LDH (T3) Co(OH)2 (T5), p ie thủy nhiệt nhiệt độ 120oC, 12 khơng khí 42 nl w 3.2 Diện tích bề mặt riêng đặc trưng xốp vật liệu sợi nano NiCo-LDH 43 d oa 3.3 THUỘC TÍNH CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU 45 lu va an 3.3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu NiCo-LDH 45 ll u nf 3.3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu NiCo2O4 (T2) 47 oi m 3.3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu Co(OH)2 (T5) 47 z at nh 3.3.4 Kết phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) vật liệu 48 z 3.4 THUỘC TÍNH XÚC TÁC ĐIỆN HÓA TÁCH NƯỚC (OER VÀ HER) CỦA @ l gm VẬT LIỆU 49 m co 3.4.1 Ảnh hưởng đặc tính cấu trúc hình thái vật liệu lên tính chất xúc tác an Lu điện hoá 49 n va ac th si 3.4.2 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch điện ly lên tính chất xúc tác điện hóa vật liệu 51 3.4.3 Ảnh hưởng đế điện cực lên tính chất xúc tác điện hóa 52 3.4.4 So sánh xúc tác OER HER vật liệu tổng hợp 53 3.5 THẾ QT VỊNG TUẦN HỒN (CV) CỦA VẬT LIỆU 55 3.5.1 Tính chất điện hóa điện cực môi trường 1M KOH 0.1M KOH 55 lu 3.5.2 Tính chất điện hóa vật liệu NiCo- LDH NiCo2 O4 làm điện cực 56 an n va 3.6 KHẢO SÁT ĐỘ BỀN XÚC TÁC ĐIỆN HÓA CỦA VẬT LIỆU 57 to gh tn KẾT LUẬN CHUNG p ie TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 d oa nl w QUYẾT ĐỊNH GIAO TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (bản sao) ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên đầy đủ Nghĩa tiếng Việt XRD X-ray Difraction Nhiễu xạ tia X SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét BET Brunauer Emmett Teller Phương pháp đo diện tích bề mặt FT-IR Fourier-transform infrared Phương pháp phân tích phổ hồng lu ngoại biến đổi Fourier an n va OER Phản ứng tiến hóa oxy Hydrogen evolution reaction Phản ứng tiến hóa hydro Oxygen reduction reaction Phản ứng khử oxy Hydrogen oxygen dation Phản ứng oxi hoá hydro tn to Oxygen evolution reaction HER oa nl w HOR p ie gh ORR Reversible hydrogen electrode Điện cực hydro thuận nghịch LDH Layered double hydroxide LSV Linear Sweep Voltage CV Cyclic Voltammetry d RHE an lu u nf va Hydroxit lớp kép ll Thế quét tuyến tính oi m z at nh Thế quét vịng tuần hồn z m co l gm @ an Lu n va ac th si DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Bảng liệt kê mẫu thông số tổng hợp mẫu 29 Bảng 3.1: Diện tích bề mặt riêng đặc trưng xốp sợi nano NiCo – LDH 45 Bảng 3.2 Bảng tính mẫu T1, T2, T3, T4, T5 IrO2, Pt, Niken 54 Bảng 3.3 giá trị mật độ dòng Giá trị mật độ dòng đỉnh anot (Ipa), mật độ dòng đỉnh catot (Ip,c), đỉnh anot (Ep,a) đỉnh catot (Ep,c) điện cực vật liệu tổng hợp khác 1M KOH 57 lu an Bảng 3.4 Khảo sát độ ổn định vật liệu 58 n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc lý tưởng LDH xen kẽ CO32– với tỷ lệ mol M2+ / M3+ khác cho thấy hydroxit kim loại bát diện xếp chồng lên dọc theo trục c tinh thể, nước anion (–) lớp xen kẽ [18] Hình 1.2 Tóm tắt cách tổng hợp chất xúc tác dựa LDHs [18] Hình 1.3 (a) Chu trình lưu trữ lượng chuyển đổi lượng hydro oxy Hai phản ứng nửa tế bào để lưu trữ lượng điện phân nước phản ứng tiến hóa oxy (OER) phản ứng tiến hóa hydro (HER) Để chuyển đổi lượng, lu phản ứng nửa tế bào phản ứng khử oxy (ORR) phản ứng oxy hóa hydro an hóa oxy (OER, ORR) hydro (HER, HOR) Quá trình xúc tác điện hóa oxy hạn n va (HOR) (b) Sơ đồ (overpotential) liên quan đến trình xúc tác điện to gh tn chế đáng kể hiệu suất lượng khả phản ứng thiết bị lượng p ie điện hóa có nhiều lượng cần thiết để thúc đẩy phản ứng, sử dụng chất xúc tác tiên tiến Các phản ứng hiển thị xây dựng cho oa nl w chất điện phân tính kiềm [28] 10 d Hình 1.4 Cơ chế phản ứng OER cho điều kiện kiềm Đường màu xanh biểu thị lu va an tiến hóa oxy liên quan đến hình thành chất trung gian peroxide (M–OOH) u nf Đường màu tím phản ứng trực tiếp hai chất trung gian oxo (M–O) liền kề để ll tạo oxy [31] 12 oi m z at nh Hình 1.5 Các biểu diễn 2D chế chuyển đổi proton (pH = 1) nước (pH = 13) thành H2 [35] 13 z gm @ Hình 1.6 Phác thảo tế bào tách nước điện hóa [36] 15 m co l Hình 1.7 Các mức lượng phản ứng điện hóa [37] 17 Hình 1.8 Thiết lập thí nghiệm cho tế bào điện hóa ba điện cực [28] 18 an Lu Hình 2.1 Các thiết bị chế tạo mẫu 25 n va ac th si 53 Niken cao Tất yếu tố dẫn đến kết hiệu suất xúc tác cao Chính thế, chúng tơi chọn đế Niken để khảo sát thuộc tính xúc tác điện hóa vật liệu 3.4.4 So sánh đặc trưng LSV cho trình OER HER vật liệu lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z l gm @ IrO2 (OER) b) Pt (HER) m co Hình 3.15 Đặc trưng LSV NiCo-LHD NiCo2 O4 Co(OH)2 so sánh với a) an Lu Hình 3.15 (a), (b) kết khảo sát đặc trưng LSV cho xúc tác điện hóa n va ac th si 54 vật liệu khác Từ đường cong đặc trưng này, tổng hợp giá trị điện giá trị mật độ dòng điện xác định thể bảng 3.2 Bảng 3.2 Bảng tính q và điện cho q trình xúc tác điện hóa OER HER vật liệu khác lu an n va p ie gh tn to d oa nl w an lu va Bảng tính điện vật liệu sở quan trọng để đánh giá ll u nf hiệu suất xuất tác vật liệu Khi tính 20 mA.cm-2 va điện oi m 100 mA.cm-2 bảng 3.2 cho thấy vật liệu T1 có gần nhỏ so z at nh với vật liệu khác (T2, T3, T4, T5) So sánh với IrO2, chất đánh giá cao lĩnh vực xúc tác cho trình OER, kết thể z bảng 3.3 biểu đồ hình 3.15a cho ta thấy độ dốc đường @ l gm cong LSV gần giống giá trị điện nhỏ (0,07 V < 0.29 V, 1,50 V < 1,70 V) Điều chứng tỏ mẫu T1 có hoạt tính xúc tác m co điện hóa tốt cho q trình tiến hóa OER, chí vượt trội với vật liệu an Lu đắt tiền IrO2 n va ac th si 55 Từ đặc trưng LSV cho trình HER (Hình 3.15b) bảng số liệu 3.1cho thấy NiCo-LDH T1 thể hoạt động xúc tác lớn so với vật liệu tổng hợp, điều thể sở giá trị giá trị điện nhỏ mật độ dòng điện Quá vật liệu T1 nhỏ 20 mA.cm-2 (0,22 V) Khi tăng mật độ từ đến 100 mA cm-2 theo chênh lệch vật liệu T1 dẫn đến độ dốc lớn so với vật liệu khảo sát, cho hiệu suất HER cao, đứng sau vật liệu Pt vật liệu có hiệu suất tác điện hóa tốt thời điểm Qua kết khảo sát ta thấy hiệu suất xúc tác lu vật liệu T1 cho HER tối ưu so với vật liệu khác, nhiên giá trị cần an cải thiện tương lai biến tính bề mặt với hạt kim va n loại xúc tác tốt hay tạo hợp chất với thành phần vật liệu khác gh tn to Từ phân tích trên, chúng tơi suy luận hiệu suất xúc tác vượt p ie trội vật liệu NiCo-LDH.(T1) q trình tách nước nói chung cho w cấu trúc độc đáo sợi nano NiCo-LDH mảng bọt Ni với cấu trúc oa nl xốp 3D Cho phép vị trí hoạt động nhiều bề mặt, tạo điều kiện cho d khuếch tán điện tích tăng tốc phản ứng điện hóa bề mặt lu va an vật liệu Thứ hai, cấu trúc xốp 3D cải thiện diện tích bề mặt vật liệu cao, tạo u nf điều kiện cho chất điện phân xâm nhập cho phép giải phóng bọt khí tiến hóa ll Cuối cùng, bọt Ni với độ dẫn điện cao đảm bảo vận chuyển điện tích tốt m oi q trình OER HER Ngồi ra, NiCo-LDH với cấu trúc có lợi đạt z at nh hiệu suất tách nước vượt trội sử dụng làm chất xúc tác điện hóa z 3.5 THẾ QT VỊNG TUẦN HOÀN (CV) CỦA VẬT LIỆU gm @ m co l 3.5.1 Đặc trưng CV vật liệu mơi trường 1M KOH 0.1M KOH Tính chất xúc tác điện hóa vật liệu cịn thể đường đặc an Lu trưng quét vòng tuần hồn Khi khảo sát vật liệu mơi trường 1,0 M n va ac th si 56 KOH 0,1 M KOH, kết cho thấy mẫu điện cực NiCo-LHD (T1) có hoạt tính mơi trường 1,0 M KOH lớn nhiều mơi trường 0,1 M KOH mật độ dịng đỉnh catơt anơt cao, hiệu hai đỉnh nhỏ chứng tỏ vật liệu hoạt động tốt môi trường 1,0 M KOH lu an n va p ie gh tn to oa nl w d Hình 16 Đặc trưng CV sợi nano NiCo-LHD (T1) môi trường điện ly va an lu KOH nồng độ 0,1 M và 1.0 M ll u nf 3.5.2 Đặc trưng CV vật liệu khác oi m Các đường đặc trưng CV đo tốc độ quét 20 mV s-1 Vật liệu có khả z at nh hoạt động điện hóa tốt mật độ dịng đỉnh anơt (I p,a) mật độ dịng catơt (Ip,c) cao với hiệu đỉnh anôt đỉnh catôt (ΔE) z nhỏ Từ số liệu thu cho mẫu khảo sát: sợi nano NiCo-LHD (T1), @ gm NiCo2 O4 (T2), bó sợi nano NiCo-LHD (T3), NiCo2O4 (T4) mơi trường xúc tác điện hóa cao m co l 1,0 M KOH, dễ dàng thấy tính chất điện hóa vật liệu T1 có khả an Lu n va ac th si 57 lu an n va tn to ie gh Hình 3.17 Đường phân cực vòng sợi nano NiCo-LHD (T1, T3) NiCO2 O4 p (T2, T4) môi trường 1M KOH nl w Bảng 3.3 Giá trị mật độ dòng đỉnh anot (Ip,a), mật độ dòng đỉnh catot (Ip,c), đỉnh d oa anot (Ep,a) đỉnh catot (Ep,c) điện cực vật liệu khác 1,0 M ll u nf va an lu KOH oi m z at nh z m co l gm @ 3.6 KHẢO SÁT ĐỘ BỀN XÚC TÁC ĐIỆN HÓA CỦA VẬT LIỆU an Lu Để khảo sát độ bền vật liệu q trình xúc tác điện hóa, chúng n va ac th si 58 tiến hành đo đặc trưng dòng – thời gian I – t lu an n va ie gh tn to p Hình 3.18 Đặc trưng I-t NiCo-LHD (T1, T3) NiCO2 O4 (T2, T4) môi trường 1,0 M KOH nl w d oa Bảng 3.4 Bảng số liệu độ ổn định điện hóa vật liệu khác ll u nf va an lu oi m z at nh Vật liệu qua thời gian hoạt động xúc tác điện hóa (ngâm dung dịch KOH xảy phản ứng oxi hóa khử bề mặt vật liệu) bị thay đổi z (cấu trúc, hình thái), hiệu suất xúc tác điện hóa giảm Độ ổn định vật liệu @ gm thể qua phần trăm giá trị mật độ dòng điện cịn trì sau q trình xúc m co l tác điện hóa Từ hình 3.18 thể đặc trưng I-t vật liệu khác (T1, T2, T3, T4) giá trị độ ổn định vật liệu thể qua bảng số liệu 3.4 an Lu Mẫu T1 trì giá trị mật độ dịng 20 mA cm-2 , đạt 97.96% sau trình điện n va ac th si 59 hóa với thời gian 4800 s Mặc dù mẫu T2 trì giá trị mật độ dòng điện 24 mA cm-2, cao T1 (do tính dẫn điện T2 cao T1), nhiên độ ổn định dòng điện đạt 96,00 % dẫn đến độ bền mẫu T1 Đối với T3 T4 với giá trị mật độ dịng nhỏ, phần trăm giá trị dòng điện lại T1 nên hiệu suất xúc tác Với kết phân tích cho ta kết luận, mẫu T1 so với tất mẫu lại cho hiệu suất cao ổn định trình xúc tác điện hóa lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 60 KẾT LUẬN CHUNG Qua thời gian tìm hiểu lý thuyết làm thực nghiêm, kết nghiên cứu đề tài, đưa số kết luận sau: ➢ Tổng hợp thành công vật liệu NiCo –LDH có cấu trúc sợi bó sợi nano đế bọt Ni với cấu trúc xốp 3D phương pháp thủy nhiệt ➢ Kết phân tích ảnh SEM vật liệu NiCo –LDH cho thấy hình thái bề mặt hệ vật liệu có dạng hình sợi bó sợi mọc đế bọt Ni, mẫu lu sợi nano có đường kính trung bình 50 – 70nm, chiều dài khoảng từ -2 µm an Đặc biệt đầu sợi nano có hình dạng nhọn với kích thước nhỏ phát va n triển đồng đều, theo chiều thẳng đứng đế bọt Ni tạo thành cấu trúc 3D vững ➢ Kết phân tích BET cho thấy vật liệu sợi nano NiCo –LDH có diện ie gh tn to chắc, thuận lợi cho q trình xúc tác p tích bề mặt riêng lớn (121.74 m2 g−1)và đặc trưng xốp NiCo-LDH nl w ưu vượt trội cho trình xúc tác điện hóa vật liệu d oa ➢ Kết XRD cho thấy hệ vật liệu tạo thành độ tinh khiết cao, không lẫn an lu tạp chất, vật liệu tổng hợp phù hợp hoàn toàn với pha cấu trúc đặc trưng va vật liệu hydroxit lớp kép Từ kết XRD FT-IR khẳng ll u nf định hình thành NiCo-LDH, ion NO3– xen kẽ vào oi m lớp xen kẽ tạo thành hydroxit lớp kép z at nh ➢ Thuộc tính xúc tác điện hóa tách nước cho q trình tiến hóa oxy (OER) hydro (HER) hệ vật liệu đặc trưng quét tuyến tính (LSV), z qt vịng tuần hồn (CV) dịng – thời gian (I – t) Kết khảo sát cho @ gm thấy vật liệu sợi nano NiCo-LDH(T1) cho hiệu suất xúc tác điện hóa tốt có độ bền cao (97.96%) m co l (với điện nhỏ ứng với giá trị mật độ dòng điện) an Lu n va ac th si 61 Kết đề tài góp phần giải khó khăn việc tìm kiếm hệ vật liệu xúc tác chức kép với cấu trúc tiên tiến nhằm tăng hiệu suất xúc tác điện hóa cho trình tách nước (OER, HER) ứng dụng lượng khác Một thiết kế hợp lý cho chất xúc tác có tính hoạt động cao ổn định từ NiCo-LDH hy vọng thay chất xúc tác dựa kim loại quý giá thành cao thường sử dụng q trình điện hóa lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO Kinoshita K (1992), Electrochemical Oxygen Technology, Wiley, [1] NewYork Chen, J., Cheng, F Y (2009), “Combination of lightweight elements and [2] nanostructured materials for batteries”, Acc Chem Res., 42, 713 J Tian, Q Liu, A M Asiri and X Sun, “Self-Supported Nanoporous [3] Cobalt Phosphide Nanowire Arrays: An Efficient 3D Hydrogen-Evolving Cathode over the Wide Range of pH 0–14”, J Am Chem Soc., 2014, 136, lu an 7587-7590 Y Lee, J Suntivich, K May, E Perry and Y Shao-Horn, n va [4] Evolution in Acid and Alkaline Solutions” J Phys.Chem Lett., 2012, 3, gh tn to “Synthesis and Activities of Rutile IrO2 and RuO2 Nanoparticles for Oxygen p ie 399-404 J Jing, Z Ailing, L Li and H Lun, “Nickel–cobalt-layered double w [5] oa nl hydroxide nanosheet arrays on Ni foam as a bifunctional electrocatalyst for d overall water splitting”J Power Sources, 2015, 278, 445-451 lu P Chen, K Xu, Z Fang, T Yun, J Wu, X Lu, X Peng, H Ding C Wu, va an [6] u nf Y Xie “Metallic Co4N Porous Nanowire Arrays Activated by Surface ll Oxidation as Electrocatalysts for the Oxygen Evolution Reaction”, Angew m oi Chem., 2015, 127, 14923-14927 z at nh [7] R Smith, M Prévot, R Fagan, Z Zhang, P Sedach, M Siu and S z Trudel, C Berlinguette,” Photochemical route for accessing amorphous 63 F Song and X Hu, “Ultrathin Cobalt–Manganese Layered Double m co [8] l gm @ metal oxide materials for water oxidation catalysis” Science, 2013, 340, 60- 2014, 136, 16481- 16484 an Lu Hydroxide Is an Efficient Oxygen Evolution Catalyst”J Am Chem Soc., n va ac th si 63 Y Xu, M Gao, Y Zheng, J Jiang and S Yu, Angew Chem Int Ed [9] 2013, 52, 8546-8550; E Popczun, J McKone, C Read, A Biacchi, A Wiltrout, N Lewis and [10] R Schaak, “Nanostructured Nickel Phosphide as an Electrocatalyst for the Hydrogen Evolution Reaction”, J Am Chem Soc., 2013, 135, 9267- 9270 Baorang Li, Xiaohui Wang, Minyu Yan, Longtu Li (2003), “Preparation [11] and characterization of nano- TiO2 powder”, Materials Chemistry and Physics, 78, pp 184-188 Y Sun, S Gao, Y Xie,” Atomically-thick two-dimensional crystals: lu [12] an electronic structure regulation and energy device construction” Chem Soc va n Rev 43 (2014) 530-546 gh tn to Y Zhao, X Jia, G I Waterhouse, L Z Wu, C H Tung, D O'Hare, T [13] ie Zhang, “Layered Double Hydroxide Nanostructured Photocatalysts for p Renewable Energy Production”, Adv Energy Mater (2016) 1501974- nl w 1501993] J Jiang, A Zhang, L Li, L Ai, “Nickel-cobalt layered double hydroxide d oa [14] an lu nanosheets as high-performance electrocatalyst for oxygen evolution [15] u nf va reaction”, J Power Sources 278 (2015) 445-451 F Song and X Hu, “Exfoliation of layered double hydroxides for ll oi m enhanced oxygen evolution catalysis”, Nat Commun., 2014, 5, 4477 F Cavani, F Trifiro` and A Vaccari, “Hydrotalcite-type anionic clays: z at nh [16] Preparation, properties and applications”, Catal Today, 1991, 11, 173 P J Sideris, U G Nielsen, Z Gan and C P Grey, “Mg/Al ordering in z @ [17] [18] m co Science, 2008, 321, 113] l gm layered double hydroxides revealed by multinuclear NMR spectroscopy”, Guoli Fan, Feng Li,* David G Evans and Xue Duan, Catalytic an Lu applications of layered double hydroxides: recent advances and perspectives, n va ac th si 64 “Catalytic applications of layered double hydroxides: recent advances and perspectives”, Chem Soc Rev., 2014,43, 7040-7066 4, D G Evans and R C T Slade, “Structural aspects of layered double [19] hydroxides”, Struct Bonding, 2006, 119, 1] J Ju, J Bai, X Bo and L Guo, “Non-enzymatic acetylcholine sensor [20] based on Ni–Al layered double hydroxides/ordered mesoporous carbon”, Electrochim Acta, 2012, 78, 569 X Zou, A Goswami and T Asefa, “Efficient Noble Metal-Free [21] lu (Electro)Catalysis of Water and Alcohol Oxidations by Zinc–Cobalt Layered an Double Hydroxide”, J Am Chem Soc., 2013, 135, 17242 va Y Zhang, B Cui, C Zhao, H Lin and J Li,” Co–Ni layered n [22] gh tn to double hydroxides for water oxidation in neutral electrolyte”, Chem Chem Z Lu, W Xu, W Zhu, Q Yang, X Lei, J Liu, Y Li, X Sun and X [23] p ie Phys., 2013, 15, 7363 nl w Duan, “Three-dimensional NiFe layered double hydroxide film for high- d oa efficiency oxygen evolution reaction”, Chem Commun., 2014, 50, 6479 X Chen and S S Mao, “Titanium Dioxide Nanomaterials:  Synthesis, an lu [24] [25] u nf va Properties, Modifications, and Applications”, Chem Rev., 2007, 107, 2891 C G Silva, R Jua ´rez, T Marino, R Molinari and H Garcı ´a, ll oi m “Influence of excitation wavelength (UV or visible light) on the z at nh photocatalytic activity of titania containing gold nanoparticles for the generation of hydrogen or oxygen from water”, J Am Chem Soc., 2011, @ N Ahmed, Y Shibata, T Taniguchi and Y Izumi, “Photocatalytic l gm [26] z 133, 595 m co conversion of carbon dioxide into methanol using zinc–copper–M(III) (M = aluminum, gallium) layered double hydroxides”, J Catal., 2011, 279, 123 an Lu [27] K Teramura, S Iguchi, Y Mizuno, T Shishido and T Tanaka, Angew n va ac th si 65 Chem., 2012, 124, 8132 Hong, W T., Risch, M., Stoerzinger, K A., Grimaud, A., Suntivich, J., [28] & Shao-Horn, Y (2015) Toward the rational design of non-precious transition metal oxides for oxygen electrocatalysis Energy & Environmental Science, 8(5), 1404–1427 Y.-C Lu, B M Gallant, D G Kwabi, J R Harding, R R Mitchell, M [29] S Whittingham and Y Shao-Horn, Energy Environ Sci, 2013, 6, 750 C C McCrory, S Jung, J C Peters and T F Jaramillo, J Am.Chem [30] lu Soc., 2013, 135, 16977-16987 an H Dau, C Limberg, T Reier, M Risch, S Roggan and P Strasser, “The [31] va n Mechanism of Water Oxidation: From Electrolysis via Homogeneous to gh tn to Biological Catalysis”, ChemCatChem, 2010, 2, 724–761 S Trasatti, “Physical electrochemistry of ceramic oxides”, Electrochim p ie [32] B Hammer, “Special Sites at Noble and Late Transition Metal nl w [33] Acta, 1991, 36, 225-241 d oa Catalysts”, Top Catal., 2006, 37, 3-16 N Pentland, J M Bockris, E Sheldon, “Hydrogen Evolution Reaction an lu [34] u nf va on Copper, Gold, Molybdenum, Palladium, Rhodium, and Iron”, J Electrochem Soc 1957, 104, 182 ll N Danilovic, R Subbaraman, D Strmcnik, K C Chang, A P Paulikas, oi m [35] z at nh V R Stamenkovic and N M Markovic, “Enhancing the alkaline hydrogen evolution reaction activity through the bifunctionality of Ni(OH)2/metal z catalysts.”, Angew Chem., Int Ed., 2012, 51, 12495–12498 gm @ [36] Congling Hu, Lei Zhang and Jinlong Gong, Recent progress made in the l m co mechanism comprehension and design of electrocatalysts for alkaline water splitting, Energy Environ Sci., DOI: 10.1039/c9ee01202h an Lu [37] Neagu C, Jansen H, Gardeniers H, and Elwenspoek M, 2000, “The n va ac th si 66 electrolysis of water: An actuation principle for MEMS with a big opportunity”, Mechatronics, 10, 571-581 Cao G (2004), Nanostructures & nanomaterials: synthesis, properties & [38] applications, Imperial college press Kasuga T, Hiramatsu M, Hoson A, Sekino T, Niihara K (1999), [39] “Titania nanotubes prepared by chemical processing”, Adv Mater., 11, 1307 C Tang, N Cheng, Z Pu, W Xing and X Sun, “NiSe Nanowire Film [40] Supported on Nickel Foam: An Efficient and Stable 3D Bifunctional lu Electrode for Full Water Splitting”, Angew.Chem.,Int Ed., 2015, 54, 9351- an 9355 va L Feng, G Yu, Y Wu, G Li, H Li, Y Sun, T Asefa, W Chen n [41] gh tn to and X Zou, “High-index faceted Ni3S2 nanosheet arrays as highly active p ie and ultrastable electrocatalysts for water splitting”J Am Chem Soc., 2015, H Jin, J Wang, D Su, Z Wei, Z Pang and Y Wang, “In situ cobalt- cobalt oa nl w [42] 137, 14023-14026 oxide/N-doped carbon hybrids as superior bifunctional d an lu electrocatalysts for hydrogen and oxygen evolution”, J Am.Chem Soc., [43] u nf va 2015, 137, 2688-2694 J Luo, J H Im, M T Mayer, M Schreier, M K Nazeeruddin, N G ll oi Z Li, M Shao, H An, Z Wang, S Xu, M Wei, D G Evans, X Duan, Chem Sci (2015) 6624-6631 z at nh [44] m Park, S D z F Song, X Hu, Nat Commun (2014) 5477-5485 [46] Y Hou, M R Lohe, J Zhang, S Liu, X Zhuang, X Feng, Energy [47] m co Environ Sci 9(2016) 478-483) l gm @ [45] Z Wang, S Zeng, W Liu, X W Wang, Q Li, Z Zhao, F Geng, ACS an Lu Appl Mater Interfaces (2017) 1488-1495 n va ac th si 67 RobertM.Silverstein, Francisx.Webster, David J Kiemte (2005), [48] “Spectrometric Identification of Organnic compounds”, John Wiley & Sons, Inc, United States of America Sing, K S W.; Everett, D H.; Haul, R A W.; Moscou, L.; Pierotti, R [49] A.; Rouquerol, J.; Siemieniewska, T Reporting Physisorption Data for Gas/Solid Systems, with Special Reference to the Determination of Surface Area and Porosity Pure Appl Chem 1985, 57, 603-619 Ricardo Valdez1,*, Douglas B Grotjahn2, Diane K Smith2, Juan M [50] lu Quintana3, Amelia Olivas, “Nanosheets of Co-(Ni and Fe) Layered Double an Hydroxides for Electrocatalytic Water Oxidation Reaction”, Int J va n Electrochem Sci., 10 (2015) 909 – 918 gh tn to Syed Khalid, Chuanbao Cao, Aziz Ahmad, Lin Wang, Muhammad [51] ie Tanveer, Imran Aslam, Muhammad Tahir, Faryal Idrees, and Youqi Zhu, p “Microwave Assisted Synthesis of Mesoporous NiCo2O4 Nanosheets as oa nl w Electrode Material for Advanced Flexible Supercapacitors”, RSC Adv., 2015, 00, 1-3 d Xinruo Su,a Changzhong Gao,a Ming Chenga and Rongming Wangb , an lu [52] u nf va “Controllable synthesis of Ni(OH)2/Co(OH)2 hollow nanohexagons wrapped by reduced graphene oxide for supercapcitors”, J Name., 2013, 00, ll oi Z A Hu, Y.-L Xie, Y.-X Wang, H.-Y Wu, Y.-Y Yang andZ.-Y z at nh [53] m 1-3 Zhang, Electrochim Acta, 2009, 54, 2737–2741 z m co l gm @ an Lu n va ac th si