Air-stable phosphorus-doped molybdenum nitride for enhanced elctrocatalytic hydrogen evolution
Air-stable phosphorus-doped molybdenum nitride for enhanced elctrocatalytic hydrogen evolution
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用于增强电催化析氢的空气稳定磷掺杂氮化钼
DOI：
10.1038/s42004-018-0097-9
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发表时间：
2018-12
影响因子：
5.9
通讯作者：
Tianyi Ma
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Junqing Yan;Lingqiao Kong;Yujin Ji;Youyong Li;Jai White;Shengzhong Frank Liu;Xiaopeng Han;Shuit-Tong Lee;Tianyi Ma
近年来，钼基析氢电催化剂得到了广泛的研究。然而，与其他非氧化物不同，氮化钼由于表面氧化和强Mo-H键而通常显示出对析氢的弱偏好和低性能。在这里，我们通过多步固相反应制备空气稳定的氮化钼。我们发现，均匀分散的前体的混合物是最佳的制备的电催化剂。为了进一步增强析氢性能以实现实际器件应用，使用几个分层的黑磷源进行磷掺杂。磷掺杂的氮化钼（P-Mo-N）样品催化析氢的电位为105，145，和157 mV的电流密度分别为10，50，和100 mA/cm 2，在0.5 M的硫酸溶液中，小塔菲尔斜率为43 mV/dec。因此，它优于许多国家的最先进的钯为基础的析氢催化剂的报告日期。
Molybdenum-based electrocatalysts for hydrogen evolution have been investigated extensively in recent years. However, unlike other non-oxides, molybdenum nitride generally shows a weak preference for hydrogen evolution and low performance owing to surface oxidation and the strong Mo–H bond. Here, we prepare an air-stable molybdenum nitride through a multi-step solid-state reaction. We find that a uniformly dispersed mixture of the precursors is optimal for preparation of the electrocatalyst. To further enhance hydrogen evolution performance towards practical device applications, phosphorus doping is carried out, using a few layered black phosphorus source. The phosphorus-doped molybdenum nitride (P–Mo–N) sample catalyzes hydrogen evolution with potentials of 105, 145, and 157 mV at the current densities of 10, 50, and 100 mA/cm2, respectively, in 0.5 M H2SO4 solution with a small Tafel slope of 43 mV/dec. Thus it outperforms many of the state-of-art molybdenum-based hydrogen evolution catalysts reported to date.
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