Single-atom rhodium anchored on S-doped black phosphorene as a promising bifunctional electrocatalyst for overall water splitting

磷烯 双功能 析氧 电催化剂 分解水 化学 纳米技术 催化作用 材料科学 物理化学 电化学 石墨烯 电极 生物化学 光催化
作者
Xinyi Li,Zhongxu Wang,Yu Tian,Xiaofeng Li,Qinghai Cai,Jingxiang Zhao
出处
期刊:Chinese Chemical Letters [Elsevier BV]
卷期号:34 (7): 107812-107812 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.cclet.2022.107812
摘要

Superior bifunctional electrocatalysts with ultra-high stability and excellent efficiency are crucial to boost the oxygen evolution reaction (OER) and the hydrogen evolution reduction (HER) in the overall water splitting (OWS) for the sustainable production of clean fuels. Herein, comprehensive density functional theory (DFT) computations were performed to explore the potential of several single transition metal (TM) atoms anchored on various S-doped black phosphorenes (TM/Snx-BP) for bifunctional OWS electrocatalysis. The results revealed that these candidates display good stability, excellent electrical conductivity, and diverse spin moments. Furthermore, the Rh/S12-BP catalyst was identified as an eligible bifunctional catalyst for OWS process due to the low overpotentials for OER (0.43 V) and HER (0.02 V), in which Rh and its adjacent P atoms were identified as the active sites. Based on the computed Gibbs free energies of OH*, O*, OOH* and H*, the corresponding volcano plots for OER and HER were established. Interestingly, the spin moments and the charge distribution of the active sites determine the catalytic trends of OER and HER. Our findings not only propose a promising bifunctional catalyst for OWS, but also widen the potential application of BP in electrocatalysis.
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