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Angew:Co9S8/Co3S4/Cu2S多重异质结构增强电催化水氧化

时间:2023-09-02 来源: 浏览:

Angew:Co9S8/Co3S4/Cu2S多重异质结构增强电催化水氧化

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具有优化界面电子环境和快速反应动力学的先进纳米杂化物( NH )的合理设计对于电催化方案至关重要。
在此, 南京师范大学 Chao Ma Ying Liu 开发了一种多异质 Co 9 S 8 /Co 3 S 4 /Cu 2 S 纳米颗粒,其中 Co 3 S 4 Co9S8 Cu 2 S 之间萌发。

本文要点

要点1.  利用高角度环形暗场成像和理论计算发现,由于 Co 3 S 4 /Cu 2 S 的形成能较低( -7.61 eV ), Co 9 S 8 Cu 2 S 的结合往往会触发 Co 9 S 8 的界面相变,从而导致 Co 3 S 4 中间层的形成。 ) 高于 Co 9 S 8 /Cu 2 S (-5.76 eV) 。这种相变不仅降低了析氧反应的能垒( OER ,从 0.335 eV 0.297 eV ),而且增加了载流子密度(从 7.76×1014 2.09×1015 cm-3 ),并产生更多的活性位点。

要点2.  Co 9 S 8 Cu 2 S 相比, Co 9 S 8 /Co 3 S 4 /Cu 2 S NHs 还表现出显着的光热效应,可以局部加热催化剂,抵消 OER 的吸热焓变化,促进载流子迁移、反应中间体吸附 / 去质子化,从而改善反应动力学。
要点3.  得益于这些有利因素, Co 9 S 8 /Co 3 S 4 /Cu 2 S 催化剂在近红外光照射下仅需要 181 mV OER 过电势和 1.43 V 的总水分解电池电压即可驱动 10 mA cm -2 ,优于没有光照射的催化剂和许多报道了钴基催化剂。
Yanan Chang, et al, Enhanced Electrocatalytic Water Oxidation by Interfacial Phase Transition and Photothermal Effect in Multiply Heterostructured  Co9S8/Co3S4/Cu2S Nanohybrids, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202310163
DOI: 10.1002/anie.202310163
https://doi.org/10.1002/anie.202310163
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