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Nanosheet-like Ternary Metal Sulfide as a pH-Universal Catalyst for the Hydrogen Evolution Reaction
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2020-06-24 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsaem.0c00053 Xuanhao Mei 1 , Cong Li 1 , Frank Leung-Yuk Lam 1 , Xijun Hu 1
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2020-06-24 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsaem.0c00053 Xuanhao Mei 1 , Cong Li 1 , Frank Leung-Yuk Lam 1 , Xijun Hu 1
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A ternary nickel-cobalt-molybdenum-based sulfide nanosheet-like catalyst supported on Ni foam (Ni-Co-Mo-S/NF) is synthesized by a hydrothermal method. This catalyst shows superior performances of the hydrogen evolution reaction in both acidic and alkaline media. In an acidic medium (0.5 M H2SO4), the catalyst requires a very low overpotential of 63 mV at a current density of 10 mA cm–2 (η10), with a Tafel slope of 46.7 mV dec–1, which is even comparable to the noble platinum catalyst. This catalyst also shows excellent activity in an alkaline medium (1 M KOH) and delivers a Tafel slope of 122.6 mV dec–1, and η10 of 92 mV. The high activity is further verified by electrochemical impedance spectroscopy and electrochemical surface area measurements. The roles of the three metal elements (Ni, Co, and Mo) in the Ni–Co–Mo–S/NF catalyst are investigated by X-ray photoelectron spectroscopy. This work produces a good pH-universal catalyst for water-splitting processes and demonstrates a facile vulcanization method for developing ternary metal catalysts.
中文翻译：
纳米片状三元金属硫化物作为pH通用的氢生成反应催化剂
通过水热法合成负载在泡沫镍上的三元镍钴钼基硫化物纳米片状催化剂（Ni-Co-Mo-S / NF）。该催化剂在酸性和碱性介质中均表现出优异的氢气释放反应性能。在酸性介质中（0.5 MH 2 SO 4），催化剂需要非常低的超电势63毫伏以10mA cm 2的电流密度-2（η 10）中，用46.7毫伏分解的塔菲尔斜率-1，这是甚至可以与贵重的铂催化剂媲美。该催化剂也显示出在碱性介质中（1M的KOH）具有优异的活性，并提供122.6毫伏分解的塔菲尔斜率-1，η 1092 mV。通过电化学阻抗谱和电化学表面积测量进一步证实了高活性。通过X射线光电子能谱研究了Ni-Co-Mo-S / NF催化剂中三种金属元素（Ni，Co和Mo）的作用。这项工作为水分解工艺生产了一种良好的pH通用催化剂，并证明了开发三元金属催化剂的简便硫化方法。
更新日期：2020-06-24
中文翻译：
纳米片状三元金属硫化物作为pH通用的氢生成反应催化剂
通过水热法合成负载在泡沫镍上的三元镍钴钼基硫化物纳米片状催化剂（Ni-Co-Mo-S / NF）。该催化剂在酸性和碱性介质中均表现出优异的氢气释放反应性能。在酸性介质中（0.5 MH 2 SO 4），催化剂需要非常低的超电势63毫伏以10mA cm 2的电流密度-2（η 10）中，用46.7毫伏分解的塔菲尔斜率-1，这是甚至可以与贵重的铂催化剂媲美。该催化剂也显示出在碱性介质中（1M的KOH）具有优异的活性，并提供122.6毫伏分解的塔菲尔斜率-1，η 1092 mV。通过电化学阻抗谱和电化学表面积测量进一步证实了高活性。通过X射线光电子能谱研究了Ni-Co-Mo-S / NF催化剂中三种金属元素（Ni，Co和Mo）的作用。这项工作为水分解工艺生产了一种良好的pH通用催化剂，并证明了开发三元金属催化剂的简便硫化方法。
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