Highly Efficient Water Splitting Catalyst Composed of N,P-Doped Porous Carbon Decorated with Surface P-Enriched Ni2P Nanoparticles

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作者
Xingru Yan,Sai Che,Fan Yang,Zhusong Xu,Hongchen Liu,Chenxuan Li,Yan Lü,Na Ta,Siyuan Sun,Qiang Wei,Lei Fang,Yongfeng Li
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (18): 20358-20367 被引量:25
标识
DOI:10.1021/acsami.1c14363
摘要

A non-noble-metal hybrid catalyst (Ni2P/NPC-P), composed of N,P-doped porous carbon decorated with surface P-enriched Ni2P nanoparticles, is developed to address the urgent challenges associated with mass production of clean hydrogen fuel. The synthesis features one-pot pyrolysis of inexpensive fluid catalytic cracking slurry, graphitic carbon nitride, and inorganic salts, followed by a feasible surface phosphidation process. As a non-noble metal catalyst, Ni2P/NPC-P demonstrates excellent performance in hydrogen evolution reaction in alkaline electrolytes with a low overpotential of 73 mV at a current density of 10 mA cm-2 (η10) and a small Tafel slope of 56 mV dec-1, meanwhile exhibits durability with no significant η10 change after 2000 catalytic cycles. Theoretical calculation reveals that the negatively charged P-enriched surface accelerated the rate-determining transformation and desorption of OH*. In overall water splitting, the electrocatalyst achieves a low η10 of 1.633 V, promising its potential in the cost-effective mass production of hydrogen fuel.

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