The electrodeposition method is commonly used for fabricating water splitting catalysts. Traditional methods assume a static precursor solution, ignoring the effects of solution dynamics. We theorized that stirring the solution during electrodeposition could improve mass transfer and current distribution, thereby enhancing electrochemical kinetics and nucleation. Consequently, we developed a novel electrodeposition technique to synthesize Fe-doped NiSe, an effective catalyst for alkaline water hydrolysis, demonstrating exceptional performance and stability. This catalyst notably decreases the overpotentials for OER and HER to 185/266 mV and 101/271 mV at 10 and 300 mA cm−2, respectively. At the same time, the overall water splitting system comprising this catalyst requires only a low potential of 1.48 V to stably catalyze water splitting for over 60 hours. Electrochemical tests indicate that stirred deposition endows the catalyst with a larger electrochemically active area. In-situ Raman spectroscopy reveals NiOOH as an active phase, and Fe doping facilitates NiOOH formation at lower overpotentials, enhancing OER performance. First-principles calculations suggest that Fe doping optimizes the rate-determining step, lowers the activation energy for the OER process, and boosts conductivity. This study presents a method to improve OER efficiency in Ni-based catalysts, offering insights into mechanism control.

The electronic and optical properties of g-ZnO/Gra, doping and defective g-ZnO/Gra systems are calculated by first principles method. The Ef, Bader charge transfer and Work function are calculated. The results show that Si@Zn, P@O, Si-P@Y, VO, VZn, and VO-Zn are stable structures by calculating Ef. Si@Zn system is indirect band-gap semiconductor (0.32 eV). The dielectric function and absorption coefficient of doping and defect systems are enhanced. Absorption coefficient of VZn is the largest in visible light region. Meanwhile, the charge transfer increases in Si@Zn, Si-P@Y, VZn and VO-Zn, and Si@Zn has the largest charge transfer. The work function of Si@Zn, Si-P@Y, VO, VZn and VO-Zn systems decreases compared with g-ZnO/Gra, indicating that electrons are prone to transition in these systems. The decrease of the electrostatic potential difference in Si@Zn and Si-P@Y indicates that electrons are easily transferred. The study will provide theoretical support for the research of optoelectronic devices.

Designing low-cost, efficient, and durable bifunctional electrocatalysts can significantly reduce the cost of industrial electrolysis of water. In this article, a novel self-supported nickel–iron foam completely covered with Ni2B particles was prepared through a solid-phase boronization method as the substrate (referred to as NFF-B). Then, an independent columnar Co-doped NiSe electrocatalyst composed of petal-shaped nanosheets was synthesized on NFF-B via a stirring-electrodeposition method. For comparison, a series of reference samples were also synthesized using the same process. The synthesized Ni0.5Co0.5Se/NFF-B exhibited excellent bifunctional catalytic activity and stability, with an HER overpotential of 90 mV and an OER overpotential of only 182 mV in 1 M KOH at 10 mA‧cm−2. More importantly, the assembled Ni0.5Co0.5Se/NFF-B||Ni0.5Co0.5Se/NFF-B overall water splitting system required only 1.49 V to drive the electrolysis of water at 10 mA‧cm−2, maintaining exceptional stability for 115 h under these conditions, surpassing most previously reported bifunctional electrocatalysts. Our work offers a new strategy for preparing efficient and durable bifunctional electrocatalysts.