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JACS：MoS2/Co9S8/Ni3S2/Ni多级纳米组装材料高效宽pH范围全解水

芣苢
2019-06-08


设计低成本、高效率的宽pH范围内的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)电催化剂是一项极具挑战性的工作。近日，北京师范大学Shulan Ma，美国西北大学Mercouri G. Kanatzidis，美国阿贡国家实验室Peter Zapol等多团队合作，报道了一种相互作用的MoS2和Co9S8纳米片的多级共组装材料，它们附着在Ni3S2纳米棒阵列上，该阵列负载在泡沫镍(NF)上。实验发现，该多级结构材料在宽pH范围内具有高的HER和OER性能。通过调节Co:Mo前驱体的摩尔比，我们得到了形态和组成可控的CoMoNiS-NF-xy复合材料(x:y表示Co:Mo摩尔比为5:1 ~ 1:3)。CoMoNiS-NF-31表现出最佳的电催化活性，在碱性、酸性和中性电解质中分别在超低过电位(113、103和117 mV，HER)和(166、228和405 mV，OER)下即可达到10 mA cm−2的电流密度。基于CoMoNiS-NF-31 HER和OER的优异催化性能，作者组装了双电极电解槽并在较宽的pH范围内进行电解水，在碱性、酸性和中性介质中，达到10 mA cm−2的电流密度，电池电压分别为1.54、1.45和1.80 V。理论计算表明，高OER活性源于界面上Co9S8向MoS2的电子转移，这改变了被吸附物质的结合能，降低了过电位。

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Yan Yang, Shulan Ma,* Peter Zapol,* Mercouri G. Kanatzidis*, et al. Hierarchical Nanoassembly of MoS2/Co9S8/Ni3S2/Ni as a Highly Efficient Wide-pH Range Electrocatalyst for Overall Water Splitting. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b04492

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b04492



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