Design and Development of Sustainable Cu2 (II)- and Mn2 (III)-Embedded Bifunctional Electrocatalysts: Enhanced Hydrogen and Oxygen Generation

塔菲尔方程 过电位 化学 析氧 双功能 催化作用 电解质 无机化学 电催化剂 电化学 物理化学 电极 有机化学
作者
Niteesh Kumar,Lalita Wagh,Sajid Mehmood,Apurba K. Das,Tanmay Kumar Ghorai
出处
期刊:Inorganic Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:63 (19): 8567-8579 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acs.inorgchem.3c04271
摘要

Nowadays, environmentally friendly, low-cost-effective, and sustainable electrocatalysts used widely for hydrogen and oxygen evolution reactions have come into the limelight as a new research topic for scientists. This study highlights the preparation of two unique and symmetrical dinuclear Cu (II) and Mn (III) bifunctional catalysts by a facile simple slow evaporation and diffusion route. [C32H24Cu2F4N4O4] (1) and [C32H24Mn2F4N4O4] (2) both have monoclinic (C2/c (15)) crystal systems, with oxidation states +2 and +3, respectively. Prominent SPR peaks at 372 and 412 nm indicate an M–L charge transfer transition in both complexes. The synthesized electrocatalysts display exceptional catalytic activity for the hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER). Complex 1 exhibits enhanced hydrogen generation in 0.5 M H2SO4 with a small overpotential of 216 mV at −10 mA cm–2 along with a significantly lower Tafel value of 97 mV/dec compared to Complex 2. Moreover, Complex 1 is highly active for the OER in 1 M KOH with a small Tafel slope of 103 mV/dec and a low overpotential of 340 mV to acquire 10 mA cm–2 current density, compared to Complex 2. Complex 1 and Complex 2 remain stable up to 20 h in acidic electrolyte and up to 36 h and 20 h in the basic electrolyte, respectively.

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