Phosphorus incorporation activates the basal plane of tungsten disulfide for efficient hydrogen evolution catalysis

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作者
Fan Wang,Shuwen Niu,Xinqi Liang,Gongming Wang,Minghua Chen
出处
期刊:Nano Research [Springer Science+Business Media]
卷期号:15 (4): 2855-2861 被引量:37
标识
DOI:10.1007/s12274-021-3873-2
摘要

The basal planes of transition metal dichalcogenides are basically inert for catalysis due to the absence of adsorption and activation sites, which substantially limit their catalytic application. Herein, a facile strategy to activate the basal plane of WS2 for hydrogen evolution reaction (HER) catalysis by phosphorous-induced electron density modulation is demonstrated. The optimized P doped WS2 (P-WS2) nanowires arrays deliver a low overpotential of 88 mV at 10 mA·cm−2 with a Tafel slope of 62 mV·dec−1 for HER, which is substantially better than the pristine counterpart. X-ray photoelectron spectroscopy confirms the surface electron densities of WS2 have been availably manipulated by P doping. Moreover, density functional theory (DFT) studies further prove P doping can redistribute the density of states (DOS) around EF, which endow the inert basal plane of P-WS2 with edge-like catalytic activity toward hydrogen evolution catalysis. Our work offers a facile and effective approach to modulate the catalytic surface of WS2 toward highly efficient HER catalysis.
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