Cobalt and sulfur co-doping induce nickel electron localization to enhance alkaline hydrogen evolution activity

过电位 电催化剂 塔菲尔方程 制氢 催化作用 化学 化学工程 无机化学 材料科学 电化学 电极 物理化学 有机化学 工程类
作者
Wei Xu,Junpeng Zhang,Shuan Zhao,Xu Yang,Yi‐Wen Han,Wenjie Yin,Xin Tang,Yu Shen
出处
期刊:Fuel [Elsevier BV]
卷期号:352: 129087-129087 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.fuel.2023.129087
摘要

Developing and synthesizing the economical electrocatalysts for alkaline hydrogen evolution reaction (HER) is essential for the large-scale production of hydrogen source. Although NiCoS-based electrocatalysts have attracted great attention, deep insight into the mechanism of boosted HER activities still needs to be further investigated, especially based on the doped Ni-based electrocatalyst. Herein, we synthesized the cobalt and sulfur co-doped nickel electrocatalysts (NCS) and the HER performance is evaluated in alkaline medium. The results show that the NCS with optimized component has a boosted HER activity compared to Ni, NiCo, and NiS, which exhibits the lower overpotential of 45.8 mV at 10 mA·cm−2 and Tafel slope of 83.4 mV·dec-1. The co-introduced Co and S are conductive to increase the reactive sites, charge transfer capacity and aerophobic property. The theoretical calculation results reveal that the doped S can induce electron localization at the Ni and Co atoms bonded to S atom. Moreover, we also confirm that the Co sites and Ni sites of NCS represent the reactive sites in the Volmer and Heyrovsky steps, respectively, and thereby boosting the hydrogen evolution activity. The obtained insights could provide a significant guideline for designing highly efficient electrocatalyst toward alkaline hydrogen evolution.
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