Multi-dimensional hierarchical CoS2@MXene as trifunctional electrocatalysts for zinc-air batteries and overall water splitting

过电位 分解水 电催化剂 材料科学 析氧 化学工程 催化作用 阳极 阴极 电化学 电极 纳米技术 化学 光催化 物理化学 生物化学 工程类
作者
Silin Han,Yu Chen,Yanan Hao,Yaoyi Xie,Dengyu Xie,Ying Chen,Yixing Xiong,Zhengyao He,Feng Hu,Linlin Li,Jixin Zhu,Shengjie Peng
出处
期刊:Science China. Materials [Springer Nature]
卷期号:64 (5): 1127-1138 被引量:68
标识
DOI:10.1007/s40843-020-1524-5
摘要

The demanding all-in-one electrocatalyst system for oxygen reduction reaction (ORR), oxygen evolution reaction (OER) and hydrogen evolution reaction (HER) in zinc-air batteries or water splitting requires elaborate material manufacturing, which is usually complicated and time-consuming. Efficient interface engineering between MXene and highly active electrocatalytic species (CoS2) is, herein, achieved by an in situ hydrothermal growth and facile sulfurization process. The CoS2@MXene electrocatalyst is composed by one-dimensional CoS2 nanowires and two-dimensional MXene nanosheets, which lead to a hierarchical structure (large specific surface area and abundant active sites), a spatial electron redistribution (high intrinsic activity), and high anchoring strength (superior performance stability). Therefore, the electrocatalyst achieves enhanced catalytic activity and long-time stability for ORR (a half-wave potential of 0.80 V), OER (an overpotential of 270 mV at 10 mA cm−2, i.e., η10 = 270 mV) and HER (η10 = 175 mV). Furthermore, the asymmetry water splitting system based on the CoS2@MXene composites delivers a low overall voltage of 1.63 V at 10 mA cm−2. The solid-state zinc-air batteries using CoS2@MXene as the air cathode display a small charge-discharge voltage gap (0.53 V at 1 mA cm−2) and superior stability (60 circles and 20-h continuous test). The energy interconversion between the chemical energy and electricity can be achieved by a self-powered system via integrating the water splitting system and quasi-solid-state zinc-air batteries. Supported by in situ Raman analyses, the formation of cobalt oxyhydroxide species provides the active sites for water oxidation. This study paves a promising avenue for the design and application of multifunctional nanocatalysts.
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
3秒前
joeqin完成签到,获得积分10
8秒前
XXJJQ发布了新的文献求助10
10秒前
14秒前
糊涂的剑发布了新的文献求助10
19秒前
深情安青应助糊涂的剑采纳,获得10
32秒前
秦月未完完成签到,获得积分10
50秒前
艳艳宝完成签到 ,获得积分10
57秒前
yingzaifeixiang完成签到 ,获得积分10
1分钟前
风中珩完成签到 ,获得积分10
1分钟前
brown完成签到,获得积分10
1分钟前
红茸茸羊完成签到 ,获得积分10
1分钟前
音玥完成签到,获得积分10
1分钟前
明亮的初阳完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
2分钟前
乐观红牛完成签到 ,获得积分10
2分钟前
wyh295352318完成签到 ,获得积分10
2分钟前
zhilianghui0807完成签到 ,获得积分10
2分钟前
mmm完成签到 ,获得积分10
3分钟前
Sue完成签到 ,获得积分10
3分钟前
英姑应助百里幻竹采纳,获得10
3分钟前
没用的三轮完成签到,获得积分10
4分钟前
4分钟前
百里幻竹发布了新的文献求助10
4分钟前
fireking_sid完成签到,获得积分10
4分钟前
JamesPei应助百里幻竹采纳,获得10
4分钟前
4分钟前
HuFan1201完成签到 ,获得积分10
4分钟前
百里幻竹发布了新的文献求助10
4分钟前
吕半鬼完成签到,获得积分10
4分钟前
SCI的芷蝶完成签到 ,获得积分10
4分钟前
沉沉完成签到 ,获得积分0
4分钟前
Tonald Yang发布了新的文献求助10
4分钟前
烂漫的蜡烛完成签到 ,获得积分10
5分钟前
虚幻元风完成签到 ,获得积分10
5分钟前
无名完成签到 ,获得积分10
5分钟前
深情安青应助ww采纳,获得10
5分钟前
瘦瘦的睫毛膏完成签到,获得积分10
5分钟前
Telomere完成签到 ,获得积分10
5分钟前
高分求助中
Agaricales of New Zealand 1: Pluteaceae - Entolomataceae 1040
Healthcare Finance: Modern Financial Analysis for Accelerating Biomedical Innovation 1000
지식생태학: 생태학, 죽은 지식을 깨우다 600
Mantodea of the World: Species Catalog Andrew M 500
海南省蛇咬伤流行病学特征与预后影响因素分析 500
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 500
ランス多機能化技術による溶鋼脱ガス処理の高効率化の研究 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 纳米技术 内科学 物理 化学工程 计算机科学 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3463646
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3057044
关于积分的说明 9055263
捐赠科研通 2746966
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1507198
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 696451
邀请新用户注册赠送积分活动 695956