POM‐Based Water Splitting Catalyst Under Acid Conditions Driven by Its Assembly on Carbon Nanotubes

析氧 过电位 双功能 分解水 催化作用 材料科学 电解水 多金属氧酸盐 制氢 碳纳米管 化学工程 法拉第效率 电解 无机化学 电催化剂 纳米技术 双功能催化剂 碳纤维 可逆氢电极
作者
Eugenia P. Quirós‐Díez,Melanie Guillen-Soler,Carlos Herreros-Lucas,Alejandro López‐Moreno,José Manuel Vila‐Fungueiriño,Antonio Luis Llamas Saiz,Karol Strutyński,Manuel Melle-Franco,María del Carmen Giménez López,Eugenia P. Quirós‐Díez,Melanie Guillen-Soler,Carlos Herreros-Lucas,Alejandro López‐Moreno,José Manuel Vila‐Fungueiriño,Antonio Luis Llamas Saiz,Karol Strutyński,Manuel Melle-Franco,María del Carmen Giménez López
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:: e12902-e12902
标识
DOI:10.1002/adma.202512902
摘要

Abstract Development of efficient and stable bifunctional electrocatalysts for water electrolysis under acidic conditions is essential for sustainable hydrogen production. A novel vanadium polyoxometalate (POM)‐based material, Na 4 (H 2 O) 12 [(CH 2 OH) 3 CNH 3 ] 2 [V 10 O 28 ]·4H 2 O (1) is presented, incorporating non‐innocent cations and whose electrocatalytic activity can be switched from the production of oxygen to hydrogen through its assembly on carbon nanotubes (CNT). A physical mixture (1/CNT) shows remarkable oxygen evolution reaction (OER) activity, with an overpotential of 0.34 V at 10 mA cm − 2 , outperforming commercial IrO 2 (0.45 V) and approaching Ir/C (0.31 V), with 80% Faradaic efficiency. In contrast, directed assembly (1@CNT) unlocks TRIS ⁺= [(CH 2 OH) 3 CNH 3 ]⁺ groups functionality, enabling high hydrogen evolution reaction (HER) efficiency, with an onset potential of −0.07 V, close to Pt/C, and 94% Faradaic efficiency. Mechanistic studies, strongly supported by in‐operando confocal microscopy and theoretical calculations, reveal that the modulation of crystal interactions and the local microenvironment is key to orchestrating the OER/HER tuning. OER is proposed to proceed via an alcohol oxidation reaction (AOR), while HER benefits from TRIS⁺ moieties acting as a “proton sponge”. This work provides a compelling approach for rational design of bifunctional molecular electrocatalysts based on earth‐abundant elements and controlled nanoassembly, with clear relevance for advancing green hydrogen production technologies.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
刚刚
Wang完成签到,获得积分10
刚刚
隐形曼青应助赵yy采纳,获得10
刚刚
丁丁完成签到 ,获得积分10
1秒前
折木浮华完成签到,获得积分10
1秒前
浮生梦完成签到 ,获得积分10
1秒前
体贴的嵩发布了新的文献求助10
1秒前
果果完成签到,获得积分10
2秒前
混个毕业完成签到,获得积分10
2秒前
乖拉发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
小红花完成签到,获得积分10
3秒前
JohnC完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
TY发布了新的文献求助10
3秒前
you完成签到,获得积分10
4秒前
随心发布了新的文献求助10
4秒前
计划明天炸地球完成签到,获得积分10
4秒前
CodeCraft应助凡凡没烦恼采纳,获得10
4秒前
在水一方应助小华安采纳,获得30
4秒前
5秒前
悦耳的煎饼完成签到,获得积分10
6秒前
顺利的似狮完成签到,获得积分10
7秒前
lin完成签到 ,获得积分10
7秒前
kk发布了新的文献求助10
7秒前
小灰灰完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
howudoin完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
9秒前
鲤鱼平安应助美好冰蓝采纳,获得10
9秒前
Rochmannn发布了新的文献求助10
9秒前
赐梦完成签到 ,获得积分10
10秒前
冷静访梦完成签到,获得积分10
10秒前
TY完成签到,获得积分10
11秒前
罂粟发布了新的文献求助20
11秒前
xiaoyuyuyu完成签到 ,获得积分10
11秒前
ljy阿发布了新的文献求助90
12秒前
高分求助中
晶体学对称群—如何读懂和应用国际晶体学表 1500
Problem based learning 1000
Constitutional and Administrative Law 1000
Microbially Influenced Corrosion of Materials 500
Die Fliegen der Palaearktischen Region. Familie 64 g: Larvaevorinae (Tachininae). 1975 500
Numerical controlled progressive forming as dieless forming 400
Rural Geographies People, Place and the Countryside 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5388179
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4510159
关于积分的说明 14034562
捐赠科研通 4421062
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2428561
邀请新用户注册赠送积分活动 1421212
关于科研通互助平台的介绍 1400459