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Superhydrophilic molybdenum phosphide quantum dots on porous carbon matrix for boosting hydrogen evolution reaction

磷化物 碳化 材料科学 电催化剂 超亲水性 化学工程 催化作用 碳纤维 纳米技术 润湿 化学 金属 电极 电化学 复合材料 冶金 复合数 有机化学 物理化学 工程类 扫描电子显微镜
作者
Yang Liu,Changle Yue,Fengyue Sun,Wenjing Bao,Lulu Chen,Zonish Zeb,Chongze Wang,Shuyan Ma,Cong Zhang,Daofeng Sun,Yuan Pan,Yichao Huang,Yukun Lu,Yongge Wei
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:454: 140105-140105 被引量:30
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.140105
摘要

• The in-situ confined carbonization of PMo 12 @UiO-66 reduces aggregation and improves conductivity of MoC@PC. • Etching ZrO 2 realizes desired porous MoC@PC with ultra-high specific surface area of 1039 m 2 ·g -1 . • Confined phosphorization of MoC@PC gives raise to superhydrophilic MoP-QDs@PC. • The superhydrophilic MoP-QDs@PC exhibits excellent HER performance superior to commercial 20% Pt/C. Fabricating low-cost, earth-enriched and high-performance electrocatalysts for hydrogen evolution reaction (HER) is significant but challenging for the development of a sustainable hydrogen economy. Herein, we report superhydrophilic molybdenum phosphide quantum dots on porous carbon matrix (MoP-QDs@PC) using polyoxometalates (POMs)-contained metal organic frameworks (MOFs) as precursors, where Keggin-type PMo 12 POMs clusters are confined within the zirconium-based UiO-66 MOFs (denoted as PMo 12 @UiO-66). We demonstrate that the as-formed MoC species by in-situ confined carbonization of PMo 12 @UiO-66 can be converted into superhydrophilic MoP-QDs by further phosphorization, while the porous carbon matrix can be converted into rich P and O co-doped carbon matrix, which greatly increase the wettability and the amount of catalytic active sites exposed to the electrolytes. The as-prepared MoP-QDs@PC electrocatalyst exhibits excellent HER performance, which outperforms commercial 20% Pt/C electrocatalyst when overpotential (η) higher than 197 mV and 233 mV under alkaline and acidic conditions, respectively. Depending on the diversity of POMs and MOFs, the current feasible and reliable MoP-QDs@PC electrocatalysts from PMo 12 @UiO-66 precursor would inspire more effective strategies to economical, efficient and stable electrocatalysts for hydrogen evolution.
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