Crystalline‐amorphous M@MN x (M = Co, Fe, Ni) encapsulated in nitrogen‐doped carbon for enhanced efficient and durable hydrogen evolution reaction

材料科学 塔菲尔方程 过电位 无定形固体 无定形碳 化学工程 催化作用 碳纤维 无机化学 结晶学 物理化学 化学 有机化学 电化学 复合数 电极 复合材料 工程类
作者
Yang Yang,Xiao-Chuan Duan,Shaohui Guo,Xian‐Ming Zhang
出处
期刊:Rare Metals [Springer Science+Business Media]
卷期号:43 (4): 1547-1556 被引量:20
标识
DOI:10.1007/s12598-023-02533-4
摘要

Abstract Developing earth‐abundant electrocatalysts for hydrogen evolution reaction (HER) is important for the sustainable energy economy. Herein, efficient and stable heterocatalysts consisting of crystalline‐amorphous M@MN x (M = Co, Fe, Ni) encapsulated in N‐doped carbon layers supported with N‐doped graphene sheets (denoted as M@MN x @NC‐NG) are synthesized by facile hydrothermal reaction and nitridation process. During the nitriding process, metal ions in M(tzbc) 2 (H 2 O) 4 (tzbc = 4‐(1H‐1,2,4‐triazol‐1‐yl) benzoic acid) complexes are reduced to crystalline M cores, accompanied by the formation of amorphous MN x shells; the tzbc ligands are in‐situ carbonized to form outermost N‐doped carbon (NC) layers that connect with inner MN x via M–N–C motifs inherited from the complex precursors and inhibit the transition of MN x from amorphous to crystalline phase. The Co@CoN x @NC‐NG catalyst exhibits excellent HER activity with small overpotentials of 45 and 64 mV at a cathode current density of 10 mA·cm −2 and low Tafel slopes of 40 and 85 mV·dec −1 in 0.5 mol·L −1 H 2 SO 4 and 1.0 mol·L −1 KOH electrolytes, respectively. The Co@CoN x @NC‐NG retains 97% of the initial overpotential after 100,000 s in both acidic and alkaline media. Such outstanding HER performance originates from the crystalline‐amorphous Co@CoN x that redistributes electrons around the heterointerfaces, facilitating the conversion process of H + /H 2 O to hydrogen and thereby promoting HER kinetics. The outermost NC layers serve as the armor of Co@CoN x , and graphene nanosheets act as carriers of egg‐like Co@CoN x @NC and conduction paths for electron shuttles, ensuring stable and continuous electrocatalytic hydrogen production.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
华仔应助JLUO采纳,获得30
刚刚
刚刚
vic发布了新的文献求助10
刚刚
白若宇完成签到,获得积分20
1秒前
2秒前
daorenz发布了新的文献求助10
2秒前
Lucas应助喜悦的厉采纳,获得10
2秒前
Spike发布了新的文献求助30
2秒前
李多多发布了新的文献求助10
3秒前
小方发布了新的文献求助10
3秒前
小霸王完成签到,获得积分10
3秒前
充电宝应助玥来玥好采纳,获得10
4秒前
科目三应助qing采纳,获得30
4秒前
5秒前
高高惮发布了新的文献求助10
5秒前
在水一方应助Xx丶采纳,获得10
5秒前
6秒前
酷波er应助王林采纳,获得10
6秒前
6秒前
学术小天才完成签到,获得积分10
6秒前
ding应助季喃采纳,获得10
6秒前
新斯的明的明完成签到 ,获得积分10
7秒前
青梅煮酒完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
希金斯完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
夜願完成签到,获得积分10
9秒前
灰太狼完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
10秒前
科研通AI6.3应助Levi采纳,获得10
10秒前
10秒前
蛰伏关注了科研通微信公众号
11秒前
11秒前
zz发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
在水一方应助英勇的老太采纳,获得10
12秒前
慕青应助Maybe采纳,获得10
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
晶种分解过程与铝酸钠溶液混合强度关系的探讨 8888
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6422394
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8241309
关于积分的说明 17517309
捐赠科研通 5476502
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2892858
邀请新用户注册赠送积分活动 1869332
关于科研通互助平台的介绍 1706731