In situ embedding of Mo2C/MoO3−x nanoparticles within a carbonized wood membrane as a self-supported pH-compatible cathode for efficient electrocatalytic H2 evolution

阴极 原位 纳米颗粒 材料科学 嵌入 化学工程 碳化 纳米技术 化学 有机化学 复合材料 物理化学 计算机科学 工程类 扫描电子显微镜 人工智能 生物化学
作者
Fang Wang,Wanan Deng,Yanan Li,Shixiong Min,Zhengguo Zhang
出处
期刊:Dalton Transactions [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:49 (25): 8557-8565 被引量:17
标识
DOI:10.1039/d0dt01690j
摘要

A rational design of active, stable, and pH-compatible electrocatalysts is crucial to produce high-purity H2via an electrocatalytic water splitting reaction. Herein, we report a carbonized wood membrane (CWM) embedded with Mo2C/MoO3-x nanoparticles (denoted as MCWM) as an efficient and stable self-supported H2 evolution cathode in both acidic and alkaline solutions. The CWM features a high surface area with numerous aligned and open channels and abundant porosity, greatly facilitating electrolyte transport and gas release. The in situ embedded Mo2C/MoO3-x nanoparticles are uniformly dispersed throughout the entire framework of the CWM, providing abundant active sites. These structural synergies endow the as-fabricated MCWM electrodes with excellent electrocatalytic H2 evolution activity, and the optimal MCWM electrode requires overpotentials of 187 and 275 mV to achieve a current density of 10 mA cm-2 in 0.5 M H2SO4 and 1.0 M KOH, respectively. Moreover, the MCWM electrode exhibits superior H2 evolution stability at a high current density of 80 mA cm-2 in both solutions with nearly 100% faradaic efficiencies. This work provides a promising nature-inspired strategy for the development of self-supported and pH-compatible electrodes for large-scale electrocatalytic H2 evolution reactions.
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