Titanium dioxide heterojunction support design induced robust platinum catalytic hydrogen evolution over wide pH range

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作者
Wu Wei,Kai Zhang,Shuaichong Wei,Yanji Wang,Zisheng Zhang,Peng Guo,Guihua Liu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:496: 154030-154030
标识
DOI:10.1016/j.cej.2024.154030
摘要

The development of efficient hydrogen evolution reaction (HER) electrocatalysts is critical for water splitting. Herein, rutile/anatase titanium dioxide heterojunction supported platinum nanoparticles (Pt-NPs) design with interfacial effect was developed as efficient HER catalyst (Pt@R/A-TiO2) over wide pH range. The R/A-TiO2 support design induces aggregated Pt-NPs on the heterojunction interface. In-situ Raman and in-situ infrared investigations over wide pH range reveal that there exists a strong hydrogen spillover from Pt-NPs to R/A-TiO2 support and fast proton transfer HER kinetics on Pt@R/A-TiO2. Theoretical calculations demonstrate that the R/A-TiO2 heterojunction modulates more electrons transferred from TiO2 support to Pt-NPs, and this electron-rich Pt-NPs weakens H adsorption, thus enhancing the hydrogen spillover effect and improving the HER performance of Pt@R/A-TiO2. In acidic/alkaline/neutral media, Pt@R/A-TiO2 demonstrates excellent HER activity and stability. Especially in acidic media, Pt@R/A-TiO2 exhibits high mass activity of 12.57 A mgPt−1 at an overpotential of 100 mV, which is nearly 11 times higher than Pt/C, and outperforms the recently reported Pt-based catalysts as well. This work advances the design of efficient and stable HER catalysts over wide pH range.
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