Solution‐Processed Graphene Thin‐Film Enables Binder‐Free, Efficient Loading of Nanocatalysts for Electrochemical Water Splitting

纳米材料基催化剂 材料科学 石墨烯 催化作用 双功能 电化学 纳米技术 电极 碳纳米管 化学工程 分解水 纳米材料 纳米颗粒 化学 物理化学 光催化 工程类 生物化学
作者
Yun Seong Cho,Dongjoon Rhee,Hee Jun Kim,Hyun Seung Kim,Jeong Min Baik,Joohoon Kang
出处
期刊:Advanced Materials Interfaces [Wiley]
卷期号:8 (23) 被引量:11
标识
DOI:10.1002/admi.202101576
摘要

Abstract Electrochemical water splitting is promising to produce high purity hydrogen that can serve as clean and renewable energy. Reducing the size of catalysts down to the nanometer regime is critical for enhancing the electrochemical performance because reactions mostly occur at the surface of materials. However, fully exploiting the advantage of small nanocatalysts is challenging because accessible catalytic surface area is reduced by particle aggregation and the use of binders. In addition, a significant fraction of nanocatalysts is lost through the electrode pores during catalyst loading. Here, a simple strategy to efficiently load nanocatalysts without using binders is reported. By introducing a thin layer of graphene nanosheets on a porous membrane, a uniform nanocatalyst film via vacuum filtration of the dispersion can be created. The nanocatalyst/graphene composite can be transferred to a carbon paper without fracturing to function as a catalyst layer. The method is compatible with various nanomaterials to realize electrodes for hydrogen and oxygen evolution reactions and even bifunctional electrodes that exhibit activities for both. Significantly, the resulting electrodes show better performance than those produced by directly filtrating through the carbon paper. Moreover, the binder‐free surface allows for further enhancement in catalytic activity via postchemical treatments.

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