Engineering a nanotubular mesoporous cobalt phosphide electrocatalyst by the Kirkendall effect towards highly efficient hydrogen evolution reactions

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作者
Yue‐E Miao,Fei Li,Yu Zhou,Feili Lai,Hengyi Lu,Tianxi Liu
出处
期刊:Nanoscale [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:9 (42): 16313-16320 被引量:44
标识
DOI:10.1039/c7nr05825j
摘要

Tailoring the size and controlling the morphology of particular nano-architectures are considered as two promising strategies to improve the catalytic performance of metal nanocrystals towards hydrogen evolution reactions (HERs). Herein, mesoporous cobalt phosphide nanotubes (CoP-NTs) with a three-dimensional network structure have been obtained through a facile and efficient electrospinning technique combined with thermal stabilization and phosphorization treatments. The thermal stabilization process has been demonstrated to play a key role in the morphological tailoring of Co3O4 nanotubes (Co3O4-NTs). As a result, the CoP-NTs show one-dimensional hollow tubular architecture instead of forming a worm-like tubular CoP structure (W-CoP-NTs) or severely aggregated CoP powder (CoP-NPs) which originate from the Co3O4 nanotubes without thermal stabilization treatment and Co3O4 nanoparticles, respectively. Satisfyingly, under an optimized phosphorization degree, the CoP-NT electrode exhibits a low onset overpotential of 53 mV with a low Tafel slope of 50 mV dec-1 during the HER process. Furthermore, the CoP-NT electrode is capable of driving a large cathodic current density of 10 mA cm-2 at an overpotential of 152 mV, which is much lower than those of its contrast samples, i.e. CoP-NPs (211 mV) and W-CoP-NTs (230 mV). Therefore, this work provides a feasible and general strategy for constructing three-dimensionally organized mesoporous non-noble metal phosphide nanotubes as promising alternative high-performance electrocatalysts for the commercial platinum ones.

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