Highly efficient p-p heterojunction Co3S4/NiS2 electrocatalyst for water splitting and electrochemical oxidation of organic molecules

电催化剂 电化学 异质结 分解水 材料科学 有机分子 分子 无机化学 化学 化学工程 催化作用 电极 物理化学 光催化 有机化学 光电子学 工程类
作者
Xinyu Li,Ting Gao,Haixia Ma,Enzhou Liu,Binran Zhao,Tao Sun
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier]
卷期号:678: 161127-161127 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2024.161127
摘要

Organic small molecular-assisted water splitting technology is an efficient and promising technology for hydrogen production, which can meet the needs of obtaining hydrogen energy and protecting the environment. Constructing heterojunctions to enhance the interfacial electron transfer and achieve bifunctionality represents a viable strategy for enhancing the performance of electrocatalysts. In this work, the hollow structure Co3S4/NiS2 p-p heterojunction catalyst has been successfully synthesized by one-step hydrothermal method. Only −0.184, 1.64, 1.44 and 1.56 V vs. RHE are required to drive 50 mA cm−2 for hydrogen evolution reaction (HER), oxygen evolution reaction (OER), urea oxidation reaction (UOR), oxygen evolution reaction in lactic acid solution (OER-LA), respectively. For two-electrode electrolytic process, the cell voltages only need 1.72 V, 1.51 V and 1.61 V to drive 50 mA cm−2 in 1 M KOH, 1 M KOH containing 0.5 M urea and 1 M KOH containing 0.5 M lactic acid electrolytes, and it operates continuously at 50 mA cm−2 for 200 h test without significant decay of activity in 1 M KOH containing 0.5 M lactic acid, showing excellent durability. Density functional theory (DFT) calculation reveals that the p-p heterojunction between Co3S4 and NiS2 facilitates the electron redistribution at interfaces, thereby promoting the electron migration. This work presents a strategic approach for fabricating advanced bifunctional electrocatalysts by employing metal sulfides to form heterojunction, thereby achieving enhanced electrocatalytic activities in both hydrogen production and organic molecule decontamination.

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