Ajuste dual de las nanohojas de Ni-Co-A (A = P, Se, O) mediante sustitución aniónica y ingeniería de agujeros para...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los electrocatalizadores abundantes en la tierra son cruciales para la conversión eficiente de energía.
• Los materiales de metales de transición mixtos (MTM) son prometedores para la catálisis de la reacción de evolución del hidrógeno (HER).
• La comprensión de los efectos de los aniones en las propiedades del electrocatalizador MTM es esencial.

Objetivo del estudio:

• Investigar la influencia de las especies aniónicas en las propiedades electrocatalíticas de los catalizadores basados en MTM para HER.
• Desarrollar nuevos electrocatalizadores MTM con mayor eficiencia y durabilidad de HER.
• Elucidar las relaciones estructura-propiedad en los catalizadores MTM modificados por aniones.

Principales métodos:

• Síntesis de fosfidos/selenidos/óxidos huecos basados en Ni/Co (Ni-Co-A) como modelo de electrocatalizadores.
• Caracterización electroquímica, incluidas las pruebas de actividad y durabilidad de HER.
• Mediciones de conductividad eléctrica y cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT).

Principales resultados:

• La sustitución de fósforo moduló la configuración electrónica y redujo la energía de adsorción de hidrógeno en nanoestructuras de Ni-Co-A.
• El catalizador NCP (Ni-Co-P) con hoyos en las nanohojas exhibió un sobrepotencial de inicio ultrabajo y un sobrepotencial de 58 mV para HER.
• El catalizador demostró durabilidad a largo plazo y facilitó la división general del agua a 1,56 V.

Conclusiones:

• Las especies aniónicas tienen un impacto significativo en las propiedades electrocatalíticas intrínsecas de los catalizadores basados en MTM para HER.
• Los materiales Ni-Co-A sustituidos por fósforo son electrocatalizadores de metales no nobles altamente eficientes y duraderos para la división del agua.
• Este estudio proporciona información para el diseño de electrocatalizadores avanzados para aplicaciones de energía renovable.