Interfacial polarization in ultra-small Co3S4−MoS2 heterostructure for efficient electrocatalytic hydrogen evolution reaction

材料科学 电解 过电位 分解水 异质结 电子转移 电催化剂 化学工程 速率决定步骤 催化作用 极化(电化学) 阴极 电化学 电极 无机化学 光电子学 电解水 化学 光化学 光催化 物理化学 有机化学 工程类 电解质
作者
Jiabing Luo,Yan Zhou,Yongxiao Tuo,Yufeng Gu,Xingzhao Wang,Qianyu Guo,Chen Chen,Dong Wang,Shutao Wang,Jun Zhang
出处
期刊:Applied Materials Today [Elsevier BV]
卷期号:26: 101311-101311 被引量:47
标识
DOI:10.1016/j.apmt.2021.101311
摘要

Constructing suitable heterostructured electrocatalysts and understanding their interfacial effects have been considered as an effective strategy to improve the intrinsic activity of electrocatalytic hydrogen evolution reaction (HER). In this work, ultra-small Co3S4-MoS2 heterostructure was synthesized using a precursor solubility controlling method. It is found that the electrocatalytic HER performance of the heterostructured catalysts exhibited a low overpotential of 260 mV at 100 mA cm−2 in 1.0 M KOH and possessed remarkable stability over 100 h continuous electrolysis at high current density (100 mA cm−2). Besides, Co3S4-MoS2 electrocatalyst is applied as the cathode material for a homemade membrane electrode device for water electrolysis to produce hydrogen. It shows that the electrocatalyst has a comparable catalytic activity to that of 20% Pt/C catalyst at 70 °C. The outstanding performance of the ultra-small Co3S4-MoS2 heterostructure is attributed to the efficient mass transport benefitting from its unique ultra-small hollow structure and the rapid electron transfer at the interface between Co3S4 and MoS2. XPS characterizations and DFT calculations confirm that the interfacial polarization and the corresponding electron transfer from Co3S4 to MoS2 at the interface optimizes the charge state of the catalyst and tunes the binding strength to the intermediates during each elementary step of the HER process. To be exact, the electron transfer promotes the adsorption of OH* on the charge-depleted Co3S4 sites and the adsorption of H* on the charge-enriched MoS2 sites, respectively, thereby reducing the free energy barrier of the water dissociation step (rate-limiting step) and improving the reaction kinetics. The solubility controlling strategy may provide a novel idea for rational design and synthesis of superior stability transition metal sulfides HER electrocatalysts.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
2秒前
ANON_TOKYO发布了新的文献求助10
3秒前
专注语堂完成签到,获得积分10
4秒前
猫猫头发布了新的文献求助30
6秒前
隐形曼青应助AQ采纳,获得10
7秒前
虚幻的雪巧完成签到,获得积分10
12秒前
samuel完成签到,获得积分10
14秒前
小马甲应助Edith采纳,获得10
16秒前
21秒前
李健的小迷弟应助王小明采纳,获得10
23秒前
MingQue完成签到,获得积分10
26秒前
Pepsi完成签到,获得积分10
27秒前
失眠天亦完成签到,获得积分10
28秒前
gumiho1007完成签到,获得积分10
32秒前
35秒前
二猫完成签到,获得积分10
38秒前
大胆易巧完成签到 ,获得积分10
39秒前
王小明发布了新的文献求助10
42秒前
48秒前
王小明完成签到,获得积分10
49秒前
HOME发布了新的文献求助10
51秒前
清新的寄风完成签到 ,获得积分10
55秒前
58秒前
lee完成签到,获得积分10
58秒前
HOME完成签到,获得积分20
59秒前
HEAUBOOK应助终生科研徒刑采纳,获得20
1分钟前
Edith发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
猫猫头发布了新的文献求助10
1分钟前
黑大侠完成签到 ,获得积分10
1分钟前
orixero应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
华仔应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
pluto应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
乐乐应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
1分钟前
666完成签到,获得积分10
1分钟前
如意葶发布了新的文献求助10
1分钟前
YuanLeiZhang完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Technologies supporting mass customization of apparel: A pilot project 450
Mixing the elements of mass customisation 360
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
the MD Anderson Surgical Oncology Manual, Seventh Edition 300
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 300
Political Ideologies Their Origins and Impact 13th Edition 260
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3781306
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3326832
关于积分的说明 10228424
捐赠科研通 3041839
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1669591
邀请新用户注册赠送积分活动 799153
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758751