Ni2 dopé au Mn O3 /Ni2 NixSy/Ni2 dopé P et Mn P sont fabriqués avec succès par réaction hydrothermale puis phosphorisation et sulfuration. Les résultats de la caractérisation montrent également l'existence d'hétérostructures et la composition correspondante des électrocatalyseurs tels que fabriqués. Crédit :Science China Press
L'hydrogène a attiré l'attention du monde universitaire et de l'industrie en tant que source d'énergie en raison de sa compatibilité environnementale intrinsèque, de son abondance et de sa haute densité énergétique (120 MJ kg −1 ). La séparation électrocatalytique de l'eau est une voie respectueuse de l'environnement pour produire de l'hydrogène, en particulier lorsque l'électricité provient de sources renouvelables qui minimisent les émissions de dioxyde de carbone tout au long du processus.
La réaction de dégagement d'oxygène (OER) sur l'anode et la réaction de dégagement d'hydrogène (HER) sur la cathode sont deux demi-réactions dans la séparation électrocatalytique de l'eau. Les composés à base de Pt et de Ru/Ir sont les électrocatalyseurs de métaux nobles hautes performances les plus connus pour HER et OER, respectivement. Cependant, la rareté et le coût élevé de ces métaux nobles entravent leur application dans l'électrolyse de l'eau. Par conséquent, avec des perspectives mondiales, il est essentiel de développer des électrocatalyseurs en métaux non nobles abondants dans la terre pour les technologies de fractionnement de l'eau de nouvelle génération. Récemment, les électrocatalyseurs à base de Ni se sont avérés efficaces pour stimuler la séparation électrocatalytique de l'eau, mais leurs performances ne sont pas suffisamment élevées pour la production d'hydrogène à grande échelle.
Une équipe en Chine a réussi à fabriquer du Ni2 dopé au Mn O3 /Ni2 Nix dopé P et Mn Sy /Ni2 P par une réaction hydrothermique facile et ensuite une méthode de phosphorisation et de sulfuration.
Les pics de diffraction des rayons X (XRD) de Nix dopé au Mn Sy /Ni2 Ni2 dopé P et Mn O3 /Ni2 P indique que Nix dopé au Mn Sy /Ni2 P est composé de Nix Sy et Ni2 P, tandis que Ni2 dopé au Mn O3 /Ni2 P est composé de Ni2 O3 et Ni2 P. En outre, les images de microscopie électronique à balayage (SEM) et de microscopie électronique à transmission (TEM) montrent toutes deux la microstructure des nanofeuillets de Ni2 dopé au Mn O3 /Ni2 Nix dopé P et Mn Sy /Ni2 P. Néanmoins, les hétérostructures de Ni2 O3 /Ni2 P et Nix Sy /Ni2 P sont confirmés par les images TEM haute résolution.
Bénéficiant de la modulation électronique et des sites actifs abondants, Ni2 dopé Mn O3 /Ni2 P a montré une activité HER supérieure avec une densité de courant de −10 mA cm −2 à une faible surtension de 104 mV. Pendant ce temps, Nix dopé au Mn Sy /Ni2 P atteint une densité de courant de 100 mA cm −2 à une faible surtension de 290 mV pour OER et a montré un potentiel presque constant à 50 mA cm −2 pendant 160h. Fait intéressant, la cellule électrolytique construite par ces deux électrocatalyseurs nécessitait une tension de cellule de seulement 1,65 V pour fournir 10 mA cm −2 avec une stabilité supérieure à 50 mA cm −2 pour 120h.
En conclusion, en combinant trois stratégies, le dopage au Mn, l'ingénierie des hétérostructures et l'application de réseaux de nanofeuilles 3D, Ni2 dopé au Mn O3 /Ni2 Nix dopé P et Mn Sy /Ni2 P sont fabriqués avec succès par une réaction hydrothermique facile suivie d'une phosphorisation, et dans le cas de Nix dopé au Mn Sy /Ni2 P, sulfuration. Des activités intrinsèques élevées sont permises par la modulation électronique des hétérostructures et le dopage au Mn, tandis que des sites actifs abondants sont garantis par des surfaces actives élargies à partir des réseaux de nanofeuilles 3D. La combinaison améliore cumulativement les activités électrocatalytiques vers HER, OER et la séparation globale de l'eau.
La recherche a été publiée dans Science China Materials . Le catalyseur de nanoparticules de phosphure de nickel est le package complet
