Enhanced Hydrogen Evolution Reaction over Co Nanoparticles Embedded N‐Doped Carbon Nanotubes Electrocatalyst with Zn as an Accelerant

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作者
Qing Cao,Zhaoyang Cheng,Jiajun Dai,Tianxiao Sun,Guixiang Li,Lili Zhao,Jiayuan Yu,Weijia Zhou,Jianjian Lin
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:18 (44) 被引量:24
标识
DOI:10.1002/smll.202204827
摘要

Abstract The rational design for transition metals‐based carbon nano‐materials as efficient electrocatalysts still remains a crucial challenge for economical electrochemical hydrogen production. Carbon nanotubes (CNTs) as attractive electrocatalysts are typically activated by non‐metal dopant to promote catalytic performance. Metals doping or metal/non‐metal co‐doping of CNTs, however, are rarely explored. Herein, this work rationally designs bimetal oxide templates of ZnCo 2 O 4 for heterogeneously doping Zn and N into Co nanoparticles embedded carbon nanotubes (Co@Zn‐N‐CNTs). During the formation of CNTs, Zn atoms volatilize from ZnCo 2 O 4 and in situ dope into the carbon skeleton. In particular, owing to the low electronegativity of Zn, the electrons aptly transfer from Zn to carbon atoms, which generate a high electron density for the carbon layers and offer more preponderant catalytic sites for hydrogen reduction. The Co@Zn‐N‐CNTs catalyst exhibits enhanced hydrogen evolution reaction activity in 0.5 m H 2 SO 4 electrolyte, with a low onset potential of −20 mV versus RHE at 1 mA cm −2 , an overpotential of 67 mV at 10 mA cm −2 , a small Tafel slope of 52.1 mV dec −1 , and persistent long‐term stability. This study provides brand‐new insights into the utilization of Zn as electronic regulator and activity promoter toward the design of high‐efficiency electrocatalysts.
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