3d Transition metal doping induced charge rearrangement and transfer to enhance overall water-splitting on Ni3S2(101) facet: a first-principles calculation study

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作者
Minghao Zhang,Xiaodong Shao,Lu Liu,Xiaoxiao Xu,Jing Pan,Jingguo Hu
出处
期刊:RSC Advances [Royal Society of Chemistry]
卷期号:12 (41): 26866-26874 被引量:5
标识
DOI:10.1039/d2ra04252e
摘要

Cost-efficient bifunctional electrocatalysts with good stability and high activity are in great demand to replace noble-metal-based catalysts for overall water-splitting. Ni3S2 has been considered a suitable electrocatalyst for either the hydrogen evolution reaction (HER) or the oxygen evolution reaction (OER) owing to its good conductivity and stability, but high performance remains a challenge. Based on density functional theory calculations, we propose a practical 3d-transition-metal (TM = Mn, Fe and Co) doping to enhance the catalytic performance for both HER and OER on the Ni3S2 (101) facet. The enhancement originates from TM-doping-induced charge rearrangement and charge transfer, which increases the surface activity and promotes catalytic behavior. In particular, Mn-doped Ni3S2 shows good bifunctional catalytic activity because it possesses more active sites, reduced hydrogen adsorption free energy (ΔGH*) for HER and low overpotential for OER. Importantly, this work not only provides a feasible means to design efficient bifunctional electrocatalysts for overall water-splitting but also provides insights into the mechanism of improving catalytic behavior.
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