Highly efficient and stable Si photocathode with hierarchical MoS2/Ni3S2 catalyst for solar hydrogen production in alkaline media

光电阴极 塔菲尔方程 材料科学 催化作用 化学工程 制氢 电解质 电极 无机化学 电化学 化学 物理化学 电子 工程类 物理 有机化学 量子力学 生物化学
作者
Ronglei Fan,Ju Zhou,Wei Xun,Shaobo Cheng,Srinivas Vanka,Tianyi Cai,Sheng Ju,Zetian Mi,Mingrong Shen
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:71: 104631-104631 被引量:60
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2020.104631
摘要

Abstract Designing highly efficient and stable Si photocathodes for solar hydrogen production in alkaline electrolytes is especially challenging due to the sluggish surface kinetics for hydrogen evolution reaction (HER) and unsuccessful contact between the catalyst and Si substrate. Herein, a facile electrodeposition process is reported to integrate the hierarchical MoS2/Ni3S2 structure as a catalyst layer onto the surface of Ni protected Si photocathode. Rough surface morphology and obvious electronic interactions between Ni3S2 and MoS2 were observed experimentally, while the theoretical calculation illustrated that the atomic mixed MoS2/Ni3S2 interfaces enhance the hydrogen-adsorption of MoS2 and hydroxide adsorption of Ni3S2 and thus accelerate both the Volmer and Tafel steps in HER process. An excellent photoelectrochemical (PEC) performance with an onset potential of 0.54 V vs. reversible hydrogen electrode and an applied bias photon-to-current efficiency of 11.2% were obtained in MoS2/Ni3S2/Ni/n+np+-Si photocathode under simulated AM1.5G illumination in 1 M KOH aqueous solution. Furthermore, comparing with the hybrid MoS2@Ni3S2 catalyst on Ni/Si with an inferior stability, the hierarchical MoS2/Ni3S2 structure releases the stress between the layers and leads to the stability of the photocathode with over 172-h PEC operation under 41.5 mA/cm2. This finding represents a potential low-cost and scalable approach toward making high performance, precious metal-free Si photocathodes for solar hydrogen production in alkaline media.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
西山菩提完成签到,获得积分10
2秒前
DarianaEderer完成签到,获得积分10
2秒前
艾比西地发布了新的文献求助10
2秒前
5秒前
akun完成签到,获得积分10
7秒前
彭于晏应助zk.yin采纳,获得10
8秒前
艾比西地完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
科研爱好者完成签到,获得积分10
17秒前
Kao应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
Kao应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
Kao应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
24秒前
小莫完成签到 ,获得积分10
31秒前
无心的星月完成签到 ,获得积分10
34秒前
净心发布了新的文献求助10
36秒前
KamilahKupps完成签到,获得积分10
42秒前
44秒前
文艺的冬卉完成签到,获得积分20
49秒前
lyra1111完成签到,获得积分10
56秒前
Li完成签到,获得积分10
59秒前
1分钟前
1分钟前
aaaaa888888888完成签到,获得积分10
1分钟前
zk.yin发布了新的文献求助10
1分钟前
ABO发布了新的文献求助10
1分钟前
奋斗诗云完成签到 ,获得积分10
1分钟前
朴素海亦完成签到 ,获得积分10
1分钟前
nide发布了新的文献求助10
1分钟前
科研通AI6.3应助ABO采纳,获得10
1分钟前
心随以动完成签到 ,获得积分10
1分钟前
zero完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
修辛完成签到 ,获得积分10
1分钟前
LG发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
科研人完成签到 ,获得积分10
1分钟前
英姑应助LG采纳,获得10
1分钟前
Gaolongzhen完成签到 ,获得积分10
2分钟前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7282370
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8903165
关于积分的说明 18833858
捐赠科研通 6953259
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3207556
关于科研通互助平台的介绍 2377841
邀请新用户注册赠送积分活动 2182729