Pt-like catalytic activity from an atomistically engineered carbonitride MXene for sustainable hydrogen production

MXenes公司 过电位 电解水 制氢 电催化剂 催化作用 贵金属 分解水 化学工程 电解质 电解 材料科学 化学 纳米技术 电化学 电极 物理化学 光催化 工程类 有机化学
作者
Ekenedilichukwu Uwadiunor,Vrushali Kotasthane,David Kumar Yesudoss,Hoang Nguyen,Eugenie Pranada,Kingsley Onyebuchi Obodo,Miladin Radović,Abdoulaye Djire
出处
期刊:Chem catalysis [Elsevier]
卷期号:3 (6): 100634-100634 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.checat.2023.100634
摘要

Electrolysis of water offers a sustainable route to green hydrogen production through the utilization of efficient electrocatalysts. Here, we use MXenes, a new class of 2D-layered materials, as a catalyst support for Ru nanoparticles for hydrogen evolution reaction (HER) catalysis. Our Ru-Ti3CN catalyst achieves a remarkably high HER performance of 56 mV overpotential at 10 mA cm−2 in alkaline electrolyte, as well as excellent stability over a 12 h period of HER catalysis. Our electrocatalyst offers performance metrics that are only matched by noble-metal catalysts (i.e., Pt/C catalysts) but with a much lower catalyst cost. We use density functional theory (DFT) to show synergistic effects between Ru and MXene and that the Ru atoms attach preferably to the surfaces of the MXene. In summary, we propose a new approach of tuning the electrocatalytic activity of MXenes to accelerate the development of cost-effective, efficient, and sustainable hydrogen technology.

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