Targeted doping induces interfacial orientation for constructing surface-functionalized Schottky junctions to coordinate redox reactions in water electrolysis

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作者
Guangping Yang,Tianxiang Yang,Ke Wang,Ke Wang,Mengmeng Zhang,Peter D. Lund,Sining Yun
出处
期刊:Advanced powder materials [Elsevier]
卷期号:3 (5): 100224-100224 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.apmate.2024.100224
摘要

Tuning the surface properties of catalysts is an effective method for accelerating water electrolysis. Herein, we propose a directional doping and interfacial coupling strategy to design two surface-functionalized Schottky junction catalysts for coordinating the hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER). Directional doping with B/S atoms endows amphiphilic g-C3N4 with significant n-/p-type semiconductor properties. Further coupling with Fe3C modulates the energy band levels of B–C3N4 and S–C3N4, thus resulting in functionalized Schottky junction catalysts with specific surface-adsorption properties. The space-charge region generated by the dual modulation induces a local "OH−- and H+-enriched" environment, thus selectively promoting the kinetic behavior of the OER/HER. Impressively, the designed B–C3N4@Fe3C||S–C3N4@Fe3C pair requires only a low voltage of 1.52 ​V to achieve efficient water electrolysis at 10 ​mA ​cm−2. This work highlights the potential of functionalized Schottky junction catalysts for coordinating redox reactions in water electrolysis, thereby resolving the trade-off between catalytic activity and stability.
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