哈工大宋波ACS Nano: 过电位仅65.9 mV!二维高熵金属磷三硫属化物用于增强析氢反应

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开发储量丰富且高效的析氢反应(HER)电催化剂是即将到来的氢能社会的先决条件。二维(2D)高熵金属磷三硫属化物(MPCh3)具有高熵合金(HEA)的近连续吸附能和二维材料的大比表面积的优点,是优良的催化平台。

近日,哈尔滨工业大学宋波课题组系统地研究了一系列二维高熵MPCh3的HER性能,并证明Co0.6(VMnNiZn)0.4PSNSs是报道的MPCh3中最好的催化剂之一。

作为典型的二维高熵催化剂,具有高浓度活性位点的Co0.6(VMnNiZn)0.4PSNSs具有明显增强的HER性能:在10 mA cm-2电流密度下的过电位为65.9 mV,Tafel斜率为65.5 mV dec-1;其3000个CV循环和在25°C和65°C下连续工作12小时,表现出高稳定性(在HER期间催化剂的轻微机械下降可能导致少量的电催化活性损失)。
研究人员利用光谱表征与密度泛函理论计算(DFT)来探究高熵策略增强机制。结果表明,边缘上优化的S位点和基面上的P位点为氢吸附提供了更多的活性位点,并且引入的Mn位点在Volmer步骤中促进了水的解离。二维高熵MPCh3为HEA和二维材料的组合以增强HER性能提供了途径,这也为探索和设计用于各种电化学系统的优质催化剂提供了指导。
Two-Dimensional High-Entropy Metal Phosphorus Trichalcogenides for Enhanced Hydrogen Evolution Reaction. ACS Nano, 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c01064


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