In Situ Active Site Refreshing of Electro‐Catalytic Materials for Ultra‐Durable Hydrogen Evolution at Elevated Current Density

材料科学 过电位 溶解 无定形固体 原位 催化作用 电流密度 纳米技术 化学工程 物理化学 电极 结晶学 电化学 有机化学 化学 工程类 物理 量子力学
作者
Qin Li,Chang Chen,Wenshu Luo,Yu Xu,Ziwei Chang,Fantao Kong,Libo Zhu,Yifan Huang,Han Tian,Xiangzhi Cui,Jianlin Shi
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:14 (17) 被引量:47
标识
DOI:10.1002/aenm.202304099
摘要

Abstract Enhancing the durability of catalysts is of critical significance to industrialize green hydrogen production. Herein, a novel active site in situ refreshing strategy is proposed and demonstrated to fabricate highly active and ultra‐durable hydrogen evolution reaction (HER) electro‐catalytic material by HER activation. Briefly, a composite catalytic material is synthesized, which features Ni(PO 3 ) 2 active sites being embedded inside the amorphous Mo compound matrix (named NiMoO‐P). The Mo compound matrix undergoes gradual dissolution during HER followed by a dynamic equilibrium between the dissolution and deposition of the amorphous matrix. This process promotes the continuous exposure of insoluble Ni(PO 3 ) 2 and Ni 2 P partially converted from Ni (PO 3 ) 2 in situ on the surface during HER activation. Thus, activated catalyst exhibits excellent HER performance featuring an extremely high current density of 1500 mA cm −2 at a rather low overpotential of 340 mV, and more attractively, an ultra‐long durability for hydrogen evolution for at least 1000 h at an industrial‐applicable current density of 900 mA cm −2 . The mechanisms for the especially high HER performance are attributed to the exposure and continuous refreshing of Ni(PO 3 ) 2 and the in situ formed Ni 2 P during the HER process based on the DFT calculations and quasi‐in situ Raman spectroscopic monitoring.
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