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Fullerene-like WS2 supported Pd catalyst for hydrogen evolution reaction

塔菲尔方程 过电位 催化作用 纳米笼 化学 制氢 富勒烯 铂金 分解水 化学工程 无机化学 纳米技术 电化学 物理化学 材料科学 光催化 有机化学 电极 工程类
作者
Ping Xiao,Josephus G. Buijnsters,Yanxi Zhao,Huan Yu,Xuelian Xu,Yujun Zhu,Duihai Tang,Junjiang Zhu,Zhen Zhao
出处
期刊:Journal of Catalysis [Elsevier BV]
卷期号:380: 215-223 被引量:38
标识
DOI:10.1016/j.jcat.2019.10.007
摘要

Hydrogen is the most desirable green energy carrier and electrocatalytic hydrogen evolution reaction (HER) from water is a promising route for hydrogen production. The search for efficient, low-cost HER catalysts is a challenging and attracting topic. In this work, we report that inorganic fullerene-like WS2 supported Pd nanoparticles (Pd/WS2), with Pd loading of 0.76 wt%, are active for electrocatalytic HER conducted in 0.5 M H2SO4 solution, with overpotential at 10 mA cm−2 current density of ~130 mV and Tafel slope of 82.4 mV dec−1, which is comparable to that of Pt/WS2 (0.88 wt% Pt loading) with higher costs. Characteristic results indicate that WO3 impurities were in-situ produced on the WS2 surface and the Pd NPs are primarily located inside the WS2 nanocages. Contrasting experiments suggest that the WO3 impurities play a crucial role in generating Hads intermediate and the Pd NPs are active sites of H2 production, and a reaction mechanism is proposed. The Pd/WS2 catalyst also shows good long-term stability owing to the location of Pd NPs inside the WS2 cages. The high HER activity, low costs and good stability make the Pd catalyst a potential alternative to Pt catalyst for HER.
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