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In Situ Construction of a Mn2+-Doped Ni3S2 Electrode with Highly Enhanced Urea Oxidation Reaction Performance
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2020-05-18 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c02160 Han Yang 1 , Mengwei Yuan 1 , Zemin Sun 1 , Di Wang 1 , Liu Lin 1 , Huifeng Li 1 , Genban Sun 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2020-05-18 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c02160 Han Yang 1 , Mengwei Yuan 1 , Zemin Sun 1 , Di Wang 1 , Liu Lin 1 , Huifeng Li 1 , Genban Sun 1
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Urea, as a prospective energy source, is rarely utilized for lack of effective catalysts to overcome its sluggish kinetics during its electrolysis. Exploiting low-cost and high-efficiency catalysts to accelerate the urea oxidation reaction (UOR) does make sense as it can relieve not only energy shortage but also the water contamination problems. In this work, the Ni3S2 nanosheets grown on the Ni foam with different amounts of Mn2+ doping were developed as useful electrocatalysts toward UOR. The experimental and computational methods were performed to explore the properties of obtained samples. We found that the doping of Mn2+ could distinctly regulate the charge distribution of Ni3S2 by which the performance was observably optimized. We also compared the behaviors of obtained catalysts with various dopant concentrations of Mn2+. Especially, Ni3S2 grown on the Ni foam with the addition of 0.2 mmol of Mn2+ exhibits splendid properties with a lower potential and superior longevity, which can achieve a current density of 100 mA cm–2 at a voltage of only 1.397 V (vs reversible hydrogen electrode) in 1.0 M KOH containing 0.5 M urea solution, indicating that our findings can serve as promising electrocatalysts for urea electrolysis.
中文翻译：
Mn 2+掺杂的Ni 3 S 2电极的原位构建及其高度氧化反应性能
尿素作为一种潜在的能源，由于缺乏有效的催化剂来克服其电解过程中反应迟钝的动力学，因此很少被利用。开发低成本和高效率的催化剂来加速尿素氧化反应（UOR）确实有意义，因为它不仅可以缓解能源短缺，而且可以缓解水污染问题。在这项工作中，开发了在Ni泡沫上生长的具有不同Mn 2+掺杂量的Ni 3 S 2纳米片，作为对UOR有用的电催化剂。进行了实验和计算方法以探索获得的样品的性质。我们发现Mn 2+的掺杂可以明显调节Ni 3 S 2的电荷分布通过这种方式可以明显地优化性能。我们还比较了不同掺杂浓度的Mn 2+所得催化剂的行为。尤其是，在添加0.2 mmol Mn 2+的Ni泡沫材料上生长的Ni 3 S 2表现出出色的性能，具有较低的电势和更长的寿命，在仅1.397的电压下可以获得100 mA cm –2的电流密度在1.0 M KOH中（含0.5 M尿素溶液）中的V（相对于可逆氢电极），表明我们的发现可作为尿素电解的有希望的电催化剂。
更新日期：2020-05-18
中文翻译：
Mn 2+掺杂的Ni 3 S 2电极的原位构建及其高度氧化反应性能
尿素作为一种潜在的能源，由于缺乏有效的催化剂来克服其电解过程中反应迟钝的动力学，因此很少被利用。开发低成本和高效率的催化剂来加速尿素氧化反应（UOR）确实有意义，因为它不仅可以缓解能源短缺，而且可以缓解水污染问题。在这项工作中，开发了在Ni泡沫上生长的具有不同Mn 2+掺杂量的Ni 3 S 2纳米片，作为对UOR有用的电催化剂。进行了实验和计算方法以探索获得的样品的性质。我们发现Mn 2+的掺杂可以明显调节Ni 3 S 2的电荷分布通过这种方式可以明显地优化性能。我们还比较了不同掺杂浓度的Mn 2+所得催化剂的行为。尤其是，在添加0.2 mmol Mn 2+的Ni泡沫材料上生长的Ni 3 S 2表现出出色的性能，具有较低的电势和更长的寿命，在仅1.397的电压下可以获得100 mA cm –2的电流密度在1.0 M KOH中（含0.5 M尿素溶液）中的V（相对于可逆氢电极），表明我们的发现可作为尿素电解的有希望的电催化剂。
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