Excellent catalytic activity of Pt nanoparticles supported on defective TiO2/graphite for hydrogen evolution reaction

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作者
Mingjie Liu,Xiaoyi Wu,Zengrui Tian,Lexiang Yin,Lanlan Li,Jun Zhang,Xuewen Xu
出处
期刊:Surfaces and Interfaces [Elsevier BV]
卷期号:44: 103827-103827 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.surfin.2023.103827
摘要

Exploring effective electrocatalysts based on noble metal for hydrogen evolution reaction (HER) is an attractive topic in the renewable energy field. Herein, the Pt–based nanocomposites, called Pt@TiO2–VO/C, were successfully fabricated by using a photochemical reduction method. The layered Ti3C2Tx–MXene powders were used as precursor to prepare TiO2 nanotube/C nanocomposites. The Pt nanoparticles (Pt NPs) with the diameter of 2 nm were anchored on the defective TiO2 nanotubes (TiO2 NTs). The Pt@TiO2–VO/C electrocatalysts demonstrate superior performance for HER in an acid electrolyte, with overpotentials as low as 47 and 86 mV at the current densities of 10 and 100 mA cm−2, respectively. The intrinsic HER activity with respect to electrochemical surface area of Pt@TiO2–VO/C is superior than Pt/C. The Pt@TiO2–VO/C catalysts also exhibit excellent durability. Density functional theory calculations were performed to investigate the electronic structure and HER activity of TiO2–VO supported Pt cluster. The excellent performance of Pt@TiO2–VO/C is primarily due to the strong interactions between Pt NPs and defective TiO2 NTs, known as strong metal–support interactions (SMSIs). The presence of Ti3+ ions and oxygen vacancies in TiO2 NTs facilitates the charge transfer from TiO2 NTs to Pt NPs, thereby regulating the band filling of Pt NPs. Our work provides a promising pathway to build nanocomposite catalysts constructed by MXene–derived transition–metal oxides and precious metals.

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