Tuning the Electrocatalytic Activity of Pd Nanocatalyst toward Hydrogen Evolution and Carbon Dioxide Reduction Reactions by Nickel Incorporation

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作者
Soumita Chakraborty,Daizy Kalita,Sakshi Agarwal,Surishi Vashishth,Nijita Mathew,Sisir Maity,Devender Goud,Ankit Rao,Sebastian C. Peter,Abhishek K. Singh,Muthusamy Eswaramoorthy
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:36 (13): 6547-6557
标识
DOI:10.1021/acs.chemmater.4c00809
摘要

Electrochemical H2 generation and CO2 reduction address the energy and environmental crisis plaguing the world. An efficient electrocatalyst would require the lowest overpotential for these reactions. Given its position on the volcano plot near platinum, palladium presents itself as a viable alternative for the hydrogen evolution reaction (HER). However, the activity is limited by a high overpotential. It is also a good electrocatalyst for the CO2 reduction reaction (CO2RR) due to the favorable position of the d-band center. Nevertheless, the CO poisoning of the active site results in low electrocatalytic stability. Herein, we report a Ni-incorporated palladium catalyst, NiPd, which reduces water to H2 at a very low overpotential of 25 mV (η10). Furthermore, it reduces CO2 to formate with a very high faradaic efficiency of 97% at a potential of −0.25 V (vs RHE). DFT studies show that Ni inclusion leads to the facile activation of CO2 due to a bent adsorption configuration at the catalyst surface. The NiPd catalyst exhibits a strong and stable performance for HER (400 h) as well as for CO2RR (9 h) with high structural integrity as proven by postreaction characterization studies.
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