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MoS2/NiVFe crystalline/amorphous heterostructure induced electronic modulation for efficient neutral-alkaline hydrogen evolution

电催化剂 无定形固体 氢氧化物 电子转移 X射线光电子能谱 分解水 材料科学 可逆氢电极 无机化学 催化作用 化学工程 化学 电极 电化学 光化学 结晶学 参比电极 物理化学 工程类 光催化 生物化学
作者
Jianxiong Li,Xiaohang Du,Yuhong Luo,Binbin Han,Guihua Liu,Jingde Li
出处
期刊:Electrochimica Acta [Elsevier BV]
卷期号:437: 141478-141478 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.electacta.2022.141478
摘要

MoS2 is attractive for electrocatalytic hydrogen evolution reaction (HER) as an inexpensive transition metal-based electrocatalyst, however, its catalytic performance within a wide pH range is still challenging. Herein, NiVFe layered double hydroxide (LDH) modified MoS2 (MoS2/NiVFe) is developed by a two-step hydrothermal method to form a crystal-amorphous heterostrctural electrocatalyst. The crystal-amorphous heterostrcture is demonstrated to provide a large electrochemically active surface area to enhance the active sites and expedite the electron transfer. More importantly, a strong electronic modulation effect is revealed by XPS and theoretical calculations that electrons in NiVFe-LDH transfer to MoS2, which results in high-valent Ni-site to attract -OH and electron-rich S-site to adsorb -H, significantly reducing the barriers of water splitting. As a result, at 10 mA cm−2 in alkaline and neutral media, the MoS2/NiVFe electrocatalyst exhibits low overpotentials for HER of 78 and 141 mV, respectively. A remarkable activity towards OER is also achieved accompanied with an impressive stability. When applied as both electrodes for overall water separation, it only needs a low cell voltage of 1.47 V for MoS2/NiVFe to provide a current density of 10 mA cm−2 in 1.0 M KOH. This study provides an efficient method for designing MoS2-based electrocatalysts for HER within a broad pH range.
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