Efficient solar fuel production enabled by an iodide oxidation reaction on atomic layer deposited MoS2

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作者
Young Sun Park,Gyumin Jang,Inkyu Sohn,Hyungsoo Lee,Jeiwan Tan,Juwon Yun,Sunihl Ma,Jeongyoub Lee,Chan Uk Lee,Subin Moon,Hayoung Im,Seung-min Chung,Seungho Yu,Hyungjun Kim,Jooho Moon
出处
期刊:Carbon energy [Wiley]
卷期号:5 (12) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/cey2.366
摘要

Abstract Oxygen evolution reaction (OER) as a half‐anodic reaction of water splitting hinders the overall reaction efficiency owing to its thermodynamic and kinetic limitations. Iodide oxidation reaction (IOR) with low thermodynamic barrier and rapid reaction kinetics is a promising alternative to the OER. Herein, we present a molybdenum disulfide (MoS 2 ) electrocatalyst for a high‐efficiency and remarkably durable anode enabling IOR. MoS 2 nanosheets deposited on a porous carbon paper via atomic layer deposition show an IOR current density of 10 mA cm –2 at an anodic potential of 0.63 V with respect to the reversible hydrogen electrode owing to the porous substrate as well as the intrinsic iodide oxidation capability of MoS 2 as confirmed by theoretical calculations. The lower positive potential applied to the MoS 2 ‐based heterostructure during IOR electrocatalysis prevents deterioration of the active sites on MoS 2 , resulting in exceptional durability of 200 h. Subsequently, we fabricate a two‐electrode system comprising a MoS 2 anode for IOR combined with a commercial Pt@C catalyst cathode for hydrogen evolution reaction. Moreover, the photovoltaic–electrochemical hydrogen production device comprising this electrolyzer and a single perovskite photovoltaic cell shows a record‐high current density of 21 mA cm –2 at 1 sun under unbiased conditions.
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