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Hierarchical Microspheres Composed of Mn-Doped CoP Nanosheets for Enhanced Oxygen Evolution
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2020-11-04 , DOI: 10.1021/acsanm.0c01942 Shan Qin 1 , Yancai Yao 2 , Min Qian 1 , Qinghua Yang 3 , Tianyun Chen 1 , Huajian Xu 3 , Lei Zheng 3
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2020-11-04 , DOI: 10.1021/acsanm.0c01942 Shan Qin 1 , Yancai Yao 2 , Min Qian 1 , Qinghua Yang 3 , Tianyun Chen 1 , Huajian Xu 3 , Lei Zheng 3
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The efficiency of water splitting technology was largely limited by the sluggish catalyzed oxygen evolution reaction (OER). In this study, we found that construction of hierarchical nanostructures and heteroatom doping are two effective strategies to enhance the catalytic properties of transition-metal phosphides (TMPs) toward alkaline OER. We successfully synthesized a heteroatom Mn-doped CoP catalyst (denoted as Mn-CoP), which presents hierarchical microspheres assembled with porous nanosheets, through sequential solvothermal, thermal annealing in air, and chemical vapor deposition (CVD) processes. The doping of Mn can simultaneously regulate the morphology of the hierarchical microsphere nanostructure and modulate the electron structure of CoP. Remarkably, only 285 mV overpotential was needed to reach 10 mA cm–2 of the Mn-CoP catalyst in alkaline conditions, largely outperforming the commercial RuO2 (330 mV). Besides, during the continuous 50 h chronoamperometry test, the Mn-CoP catalyst exhibits great stability and robustness. In short, this study provides a facile solution for designing and achieving high-efficiency and cost-effective nano-electrocatalysts in water splitting.
中文翻译：
Mn掺杂的CoP纳米片组成的分层微球，用于增强氧气的释放
缓慢的催化氧分解反应（OER）严重限制了水分解技术的效率。在这项研究中，我们发现构造分层的纳米结构和杂原子掺杂是增强过渡金属磷化物（TMPs）对碱性OER的催化性能的两种有效策略。我们成功地合成了一种杂原子掺杂Mn的CoP催化剂（称为Mn-CoP），该催化剂通过顺序的溶剂热，空气中的热退火和化学气相沉积（CVD）过程呈现出与多孔纳米片组装在一起的分层微球。Mn的掺杂可同时调节分级微球纳米结构的形态并调节CoP的电子结构。值得注意的是，仅需285 mV的超电势即可达到10 mA cm –2碱性条件下的Mn-CoP催化剂的性能大大优于商业化RuO 2（330 mV）。此外，在连续的50 h计时电流法测试中，Mn-CoP催化剂具有很好的稳定性和鲁棒性。简而言之，这项研究提供了一种简便的解决方案，用于设计和实现高效率和具有成本效益的水分解纳米电子催化剂。
更新日期：2020-11-25
中文翻译：
Mn掺杂的CoP纳米片组成的分层微球，用于增强氧气的释放
缓慢的催化氧分解反应（OER）严重限制了水分解技术的效率。在这项研究中，我们发现构造分层的纳米结构和杂原子掺杂是增强过渡金属磷化物（TMPs）对碱性OER的催化性能的两种有效策略。我们成功地合成了一种杂原子掺杂Mn的CoP催化剂（称为Mn-CoP），该催化剂通过顺序的溶剂热，空气中的热退火和化学气相沉积（CVD）过程呈现出与多孔纳米片组装在一起的分层微球。Mn的掺杂可同时调节分级微球纳米结构的形态并调节CoP的电子结构。值得注意的是，仅需285 mV的超电势即可达到10 mA cm –2碱性条件下的Mn-CoP催化剂的性能大大优于商业化RuO 2（330 mV）。此外，在连续的50 h计时电流法测试中，Mn-CoP催化剂具有很好的稳定性和鲁棒性。简而言之，这项研究提供了一种简便的解决方案，用于设计和实现高效率和具有成本效益的水分解纳米电子催化剂。
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