Te-doped-WSe2/W as a stable monolith catalyst for ampere-level current density hydrogen evolution reaction

文献情報

出版日 2024-01-03
DOI 10.1039/D3CP05790A
インパクトファクター 3.676
著者

Xingchen Zhang, Dongfang Zhang, Xinya Chen, Dingyi Zhou, Jinying Zhang, Zhiyong Wang


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要旨

The development of efficient electrocatalysts for the hydrogen evolution reaction (HER) holds immense importance in the context of large-scale hydrogen production from water. Nevertheless, the practical application of such catalysts still relies on precious platinum-based materials. There is a pressing need to design high-performing, non-precious metal electrocatalysts capable of generating hydrogen at substantial current levels. We report here a stable monolith catalyst of Te-doped-WSe2 directly supported by a highly conductive W mesh. This catalyst demonstrates outstanding electrocatalytic performance and stability in acidic electrolytes, especially under high current conditions, surpassing the capabilities of commercial 5% Pt/C catalysts. Specifically, at current densities of 10 and 1200 mA cm−2, it exhibits a minimal overpotential of 79 and 232 mV, along with a small Tafel slope of 55 mV dec−1, respectively. The remarkable catalytic activity of Te–WSe2 can be attributed to the exceptional electron transfer facilitated by the stable monolithic structure, as well as the abundant and efficient active sites in the material. In addition, density functional theory calculations further indicate that Te doping adjusts H atom adsorption on various positions of WSe2, making it closer to thermal neutrality compared to the original material. This study presents an innovative approach to develop cost-effective HER electrocatalysts that perform optimally under high current density conditions.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

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CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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