Synergistically improved hydrogen evolution by interface engineering of monodispersed Co5.47N/CoMoOx hybrid particles on carbon cloth with rich oxygen vacancies

过电位 离解(化学) 催化作用 氧气 电催化剂 解吸 吸附 化学工程 阴极 制氢 材料科学 化学 电极 物理化学 电化学 有机化学 工程类
作者
Zhiyang Huang,Zhengqi Liu,Miao Liao,Lixia Wang,Zuyang Luo,Tayirjan Taylor Isimjan,Xiulin Yang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:462: 142281-142281 被引量:35
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.142281
摘要

Designing the basic steps of water dissociation and hydrogen desorption rationally is essential to comprehend the role of oxygen vacancies in hydrogen evolution reaction (HER). This study uses interface and defect engineering to produce monodispersed Co5.47N/CoMoOx hybrid particles on carbon cloth with abundant oxygen vacancies. The optimized Co5.47N/CoMoOx catalyst shows a low overpotential of 36 mV at 10 mA cm−2, similar to commercial Pt/C. Additionally, the overall water splitting with Co5.47N/CoMoOx as cathode has a cell voltage of 1.74 V at 100 mA cm−2, better than Pt/C(−) || RuO2(+), and operates stably for 50 h at 100 mA cm−2 without degradation, making it a promising electrocatalyst for industrial use. Experiment and DFT calculations demonstrate that strong electronic interaction between different components and rich oxygen vacancies enhance the catalyst's electrical conductivity and water dissociation. As a result, the hydrogen adsorption free energy (ΔGH*, −0.06 eV) is nearly equal to the ideal adsorption energy (0 eV), demonstrating faster hydrogen absorption/desorption kinetics for Co5.47N/CoMoOx, thus improving its HER performance.
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