水電解是一種用于產(chǎn)生氫氣的先進(jìn)且可持續(xù)的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)。但是，析氫反應(yīng)（HER）和析氧反應(yīng)（OER）的效率低，阻礙了整體的水分解催化性能。在此，使用簡(jiǎn)便的方法，在N、S共摻雜的石墨烯納米片（N CoS
2/G）上，由N摻雜的CoS
2納米顆粒構(gòu)成雜化催化劑，該催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的雙功能活性。N原子的引入不僅促進(jìn)了反應(yīng)中間體的吸附，而且還橋接了CoS
2納米顆粒和石墨烯以改善電子轉(zhuǎn)移。此外，使用硫脲作為N和S源可確保合成具有更多表面活性位的小得多的納米顆粒。出乎意料的是，在電流密度為10 mA cm
-2時(shí)，N CoS
2/G表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性，對(duì)于OER為260 mV，對(duì)于HER為109 mV的低過(guò)電勢(shì)。組裝好的N CoS
2/G：加快了全水解速度，其電壓要求為1.58 V以達(dá)到10 mAcm
-2，這優(yōu)于大多數(shù)報(bào)道的Co基雙功能催化劑和其他非貴金屬催化劑。這項(xiàng)工作為水電解高級(jí)雙功能催化劑提供了新的策略。
Figure 1. （a）說(shuō)明N CoS
2/G和CoS
2/G材料的合成。（b,c）N CoS
2/G催化劑的TEM圖像。（d）N CoS
2/G催化劑的HRTEM圖像。（e）相應(yīng)的元素映射圖像。
Figure 2. （a）商用IrO
2、石墨烯、Co-前體/G、CoS
2/G和N CoS
2/G對(duì)OER的極化曲線。（b）相應(yīng)的Tafel斜率。（c）催化活性的比較。（d）在1.55 V電位下的EIS奈奎斯特圖。
Figure 3. （a）的商用Pt/C、石墨烯、CoS
2/G和N CoS
2/G對(duì)HER的極化曲線。（b）相應(yīng)Tafel斜率。（c）在0.15 V恒定電勢(shì)下N CoS
2/G的計(jì)時(shí)電流曲線。（d）CoS
2/G和N CoS
2/G材料的線性擬合，并標(biāo)出電流密度與掃描速率的關(guān)系圖。
Figure 4. （a）典型的兩電極配置的整體水分解池。（b）在室溫下，在1 M KOH水性電解質(zhì)中，CoS
2/G和N CoS
2/G催化劑的水電解線性極化曲線。（c）N CoS
2/G催化劑在1.7 V電勢(shì)下的水分解電位計(jì)時(shí)法。（d）N CoS
2/G催化劑在10 mA cm
-2時(shí)所需的過(guò)電勢(shì)與先前報(bào)道的Co基雙功能催化劑的比較。
相關(guān)研究成果于2020年由浙江科技大學(xué)Yun Tong課題組和洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院Zhaofu Fei課題組，發(fā)表在ChemSusChem（DOI: 10.1002/cssc.202001413）上。原文：Nitrogen Incorporated in Cobalt Sulfide/Graphene Hybrid Catalysts Affording High Activity for Overall Water Splitting。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)：
.jpg)
