Stacking Fault‐Enriched MoNi 4 /MoO 2 Enables High‐Performance Hydrogen Evolution

材料科学 催化作用 铂金 堆积 化学工程 电催化剂 制氢 氢经济 层错能 纳米技术 电化学 合金 复合材料 物理化学 化学 有机化学 工程类 电极
作者
Yuan Wang,Hamidreza Arandiyan,Sajjad S. Mofarah,Xiangjian Shen,Stuart A. Bartlett,Pramod Koshy,Charles C. Sorrell,Hongyu Sun,Cristina Pozo‐Gonzalo,Kamran Dastafkan,Sylvia Britto,Suresh K. Bhargava,Chuan Zhao
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:36 (33): e2402156-e2402156 被引量:29
标识
DOI:10.1002/adma.202402156
摘要

Producing green hydrogen in a cost-competitive manner via water electrolysis will make the long-held dream of hydrogen economy a reality. Although platinum (Pt)-based catalysts show good performance toward hydrogen evolution reaction (HER), the high cost and scarce abundance challenge their economic viability and sustainability. Here, a non-Pt, high-performance electrocatalyst for HER achieved by engineering high fractions of stacking fault (SF) defects for MoNi4/MoO2 nanosheets (d-MoNi) through a combined chemical and thermal reduction strategy is shown. The d-MoNi catalyst offers ultralow overpotentials of 78 and 121 mV for HER at current densities of 500 and 1000 mA cm-2 in 1 M KOH, respectively. The defect-rich d-MoNi exhibits four times higher turnover frequency than the benchmark 20% Pt/C, together with its excellent durability (> 100 h), making it one of the best-performing non-Pt catalysts for HER. The experimental and theoretical results reveal that the abundant SFs in d-MoNi induce a compressive strain, decreasing the proton adsorption energy and promoting the associated combination of *H into hydrogen and molecular hydrogen desorption, enhancing the HER performance. This work provides a new synthetic route to engineer defective metal and metal alloy electrocatalysts for emerging electrochemical energy conversion and storage applications.
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