Temperature and Ramp Rate-Controlled Phase Engineering of Copper Oxides in Non-Crystalline Carbon Tubes for Enhanced Alkaline Water Splitting
Notice bibliographique
Résumé
Trapping active metal oxides within noncrystalline carbon tubes (nCTs) offers unique advantages for electrocatalysis, including abundant dangling bonds, a high surface-to-volume ratio, excellent conductivity, and enhanced long-term durability. However, precise control of the oxide phase during heat treatment remains a key challenge. Herein, we systematically investigate the phase composition of copper oxides (Cu x O, x = 0,1,2) confined within nCTs, depending on temperature and ramp rate, and explore their application in electrochemical alkaline water splitting. Comprehensive spectroscopic and microscopic analyses reveal that both parameters critically influence the structural and compositional integrity of the composites. Among the synthesized materials, the optimized electrode, nCT–Cu 2 O/CuO, delivers superior electrocatalytic performance, achieving a current density of 10 mA/cm 2 at relatively low overpotentials of 168 mV for the hydrogen evolution reaction (HER) and 284 mV for the oxygen evolution reaction (OER). Favorable Tafel slopes of 73 for HER and 62 mV/dec for OER further underscore its excellent kinetics. The electrolyzer based on the as-synthesized electrodes delivers a current density of 10 mA/cm 2 at a cell potential as low as 1.57 V. Experimental observations, supported by density functional theory calculations for both HER and OER, attribute these outstanding properties to the combined effects of the well-dispersed CCO nanoparticles within the nCT matrix, which enhance active site density, promote charge transfer, and introduce confinement effects. This work presents a cost-effective and scalable strategy for fabricating efficient bifunctional electrodes, offering insights for advancing sustainable hydrogen production technologies.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».