Engineering hierarchical NiFe-layered double hydroxides derived phosphosulfide for high-efficiency hydrogen evolving electrocatalysis
Engineering hierarchical NiFe-layered double hydroxides derived phosphosulfide for high-efficiency hydrogen evolving electrocatalysis
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工程化分级 NiFe 层状双氢氧化物衍生的磷硫化物用于高效析氢电催化
DOI：
10.1016/j.ijhydene.2019.04.258
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发表时间：
2019-06
影响因子：
7.2
通讯作者：
Sun Meng
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xue Yudong;Sun Meng
探索稳健、高效、经济的非贵金属电催化剂在析氢反应（HER）中替代 Pt 具有重要意义。在这项研究中，我们通过双金属层状双氢氧化物（LDH）的硫化/磷化处理，巧妙地在泡沫镍（NiFeSP/NF）上合成了二元过渡金属（即镍和铁）磷硫化物。利用 Ni2P、Ni3S2 和 FeS2 之间活性异质界面的存在，NiFeSP/NF 催化剂具有高度暴露的活性位点，在 HER 中表现出非凡的催化活性——在 10 mA cm−2 的电流密度下具有 70 mV 的过电势和 69 mV dec−1 的塔菲尔斜率，优于大多数现有催化剂。 同行。此外，NiFeSP/NF 催化剂表现出良好的 10 小时长期催化稳定性。我们将这种优异的催化活性归功于 NiFeSP/NF 的特征属性，这可能源于其精致的催化剂设计：（i）高度 HER 有利的结晶 Ni2P、Ni3S2 和 FeS2 在双金属磷硫化物中共存；（ii）Ni2P、Ni3S2 和 FeS2 之间存在多功能相界面。 NiFeSP/NF分级结构中的FeS2。本研究例证了设计有利于HER的双金属磷硫化物的有效策略，并为深入了解多金属磷硫化物的催化性质提供了科学基础。
Exploring robust, highly efficient, and cost-effective non-noble metal electrocatalysts for replacing Pt in hydrogen evolution reaction (HER) is of great significance. In this study, we skillfully synthesized binary transition-metal (i.e., nickel and iron) phosphosulfides on nickel foam (NiFeSP/NF) via a sulfuration/phosphorization treatment of bimetallic layered double hydroxides (LDH). Taking the advantage of the presence of active heterointerfaces among Ni2P, Ni3S2, and FeS2, the NiFeSP/NF catalyst, which was advantageous of the highly exposed active sites, exhibited an extraordinary catalytic activity in HER—an overpotential of 70 mV at a current density of 10 mA cm−2and a Tafel slope of 69 mV dec−1, outperforming most of the existing counterparts. Moreover, NiFeSP/NF catalysts demonstrated favorable long-term catalytic stability for 10 h. We contributed this superior catalytic activity to the characteristic attributes of NiFeSP/NF, which could be stemmed from its exquisite catalyst design: (i) the co-occurrence of highly HER-favored crystalline Ni2P, Ni3S2, and FeS2in bimetallic phosphosulfides and (ii) the existence of multi-functional phase interfaces among Ni2P, Ni3S2, and FeS2in the NiFeSP/NF hierarchical structure. The present study exemplified an effective strategy for designing HER-favored bimetallic phosphosulfides and provided the scientific base for the insight into the catalytic nature of multi-metallic phosphosulfides.
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