Janus MoSi2P2As2 Decorated with Transition Metal Atoms as Efficient Bifunctional HER/OER and OER/ORR Electrocatalysts

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作者
Yazhao Yuan,Chunling Zhang,Xunzhe Zhang,Baonan Jia,Xinhui Zhang,Ge Wu,Jinbo Hao,Pengfei Lu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:17 (8): 12248-12260 被引量:33
标识
DOI:10.1021/acsami.4c21412
摘要

It is of great importance to develop bifunctional electrocatalysts with high efficiency and low cost for water splitting and fuel cells. Herein, based on the new emerging two-dimensional material of MoSi2N4, we explore the potentials of novel Janus MoSi2P2As2 (labeled as MSPA) in electrocatalytic applications. We conduct a comprehensive study using first-principles calculations to explore the potential of Janus MoSi2P2As2 decorated with 13 kinds of transition metal atoms as efficient bifunctional catalysts for the hydrogen/oxygen evolution reaction (HER/OER) and oxygen evolution/reduction reaction (OER/ORR). After screening, results show that Rh@MSPA and Au@MSPA can serve as bifunctional catalysts for OER/ORR with overpotentials of 0.27/0.29 V and 0.42/0.37 V, and Pt@MSPA exhibit great potential as HER/OER catalyst with an overpotential of −0.004/0.51 V. The solvation effect on catalytic activity is also investigated. The volcano diagrams are employed to depict the activity trends toward HER, OER, and ORR. The d-band center, ICOHP and intrinsic descriptor φ can serve as quantitative descriptors of ORR/OER activity and reveal the activity origin of OER/ORR. This study presents a viable approach for developing advanced electrocatalysts with multiple functionalities, thereby expanding the utilization of Janus MoSi2P2As2 in electrocatalysis.
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