Hollow Mo/MoS Vn Nanoreactors with Tunable Built‐in Electric Fields for Sustainable Hydrogen Production

双功能 材料科学 制氢 电解 化学工程 催化作用 解吸 电催化剂 吸附 纳米反应器 纳米技术 电化学 电极 化学 物理化学 有机化学 纳米颗粒 工程类 电解质
作者
Feilong Gong,Zhilin Chen,Chaoqun Chang,Min Song,Yang Zhao,Haitao Li,Lihua Gong,Yali Zhang,Jie Zhang,Yonghui Zhang,Shizhong Wei,Jian Liu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (5): e2415269-e2415269 被引量:103
标识
DOI:10.1002/adma.202415269
摘要

Abstract Constructing built‐in electric field (BIEF) in heterojunction catalyst is an effective way to optimize adsorption/desorption of reaction intermediates, while its precise tailor to achieve efficient bifunctional electrocatalysis remains great challenge. Herein, the hollow Mo/MoS Vn nanoreactors with tunable BIEFs are elaborately prepared to simultaneously promote hydrogen evolution reaction (HER) and urea oxidation reaction (UOR) for sustainable hydrogen production. The BIEF induced by sulfur vacancies can be modulated from 0.79 to 0.57 to 0.42 mV nm −1 , and exhibits a parabola‐shaped relationship with HER and UOR activities, the Mo/MoS V1 nanoreactor with moderate BIEF presents the best bifunctional activity. Theoretical calculations reveal that the moderate BIEF can evidently facilitate the hydrogen adsorption/desorption in the HER and the breakage of N─H bond in the UOR. The electrolyzer assembled with Mo/MoS V1 delivers a cell voltage of 1.49 V at 100 mA cm −2 , which is 437 mV lower than that of traditional water electrolysis, and also presents excellent durability at 200 mA cm −2 for 200 h. Life cycle assessment indicates the HER||UOR system possesses notable superiority across various environment impact and energy consumption. This work can provide theoretical and experimental direction on the rational design of advanced materials for energy‐saving and eco‐friendly hydrogen production.
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