SnO2/CoS1.097 heterojunction as a green electrocatalyst for hydrogen evolution linking to assistant glycerol oxidation

文献情報

出版日 2023-10-13
DOI 10.1039/D3GC03534D
インパクトファクター 10.182
著者

Xinjie Xie, Chunyong Zhang, Meng Xiang, Chengbin Yu, Wangxi Fan, Shuang Dong, Zhou Yang


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要旨

Hydrogen is a green and sustainable energy source, and water splitting is recognized as the most promising way to obtain hydrogen energy. At present, traditional electrocatalysts suffer from high cost and the high overpotential of the oxygen evolution reaction (OER). Herein, a Sn-based heterojunction combined with CoS1.097 is prepared, and different ratios of Sn and Co are designed. On the other hand, glycerol is an oversupply byproduct in the world and can be oxidized to some useful intermediates via the glycerol oxidation reaction (GOR) in water splitting, meanwhile it reduces the overpotential of the OER. The as-obtained 0.5SnO2/0.5CoS1.097 heterojunction shows good electrocatalytic performances with an OER overpotential of 358 mV at 10 mA cm−2 and hydrogen evolution reaction (HER) overpotential of 93 mV at 10 mA cm−2 in 1 M KOH, which are superior to the commercial RuO2 and Pt/C electrocatalysts. But the 0.5SnO2/0.5CoS1.097 has a lower GOR overpotential of 154 mV at 10 mA cm−2 in 1 M KOH + 0.1 M glycerol. The glycerol is oxidized into useful intermediate organics including glyceraldehyde, glyceric acid, and formic acid through the GOR process, and the Faraday efficiency is 90%. Furthermore, the splitting voltage of 0.5SnO2/0.5CoS1.097 is 1.18 V at 10 mA cm−2 in 1 M KOH + 0.1 M glycerol. Density functional theory (DFT) calculations successfully reveal the mechanism of the SnO2/0.5CoS1.097 heterojunction, which is derived from the modulation of the density of state (DOS) and HER pathway.

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掲載誌

Green Chemistry

Green Chemistry
CiteScore: 16.1
自己引用率: 7.5%
年間論文数: 944

Green Chemistry provides a unique forum for the publication of innovative research on the development of alternative green and sustainable technologies. The scope of Green Chemistry is based on, but not limited to, the definition proposed by Anastas and Warner (Green Chemistry: Theory and Practice, P T Anastas and J C Warner, Oxford University Press, Oxford, 1998). Green chemistry is the utilisation of a set of principles that reduces or eliminates the use or generation of hazardous substances in the design, manufacture and application of chemical products. Green Chemistry is at the frontiers of this continuously-evolving interdisciplinary science and publishes research that attempts to reduce the environmental impact of the chemical enterprise by developing a technology base that is inherently non-toxic to living things and the environment. Submissions on all aspects of research relating to the endeavour are welcome. The journal publishes original and significant cutting-edge research that is likely to be of wide general appeal. To be published, work must present a significant advance in green chemistry. Papers must contain a comparison with existing methods and demonstrate advantages over those methods before publication can be considered. For more information please see this Editorial. Coverage includes the following, but is not limited to: Design (e.g. biomimicry, design for degradation/recycling/reduced toxicity…) Reagents & Feedstocks (e.g. renewables, CO2, solvents, auxiliary agents, waste utilization…) Synthesis (e.g. organic, inorganic, synthetic biology…) Catalysis (e.g. homogeneous, heterogeneous, enzyme, whole cell…) Process (e.g. process design, intensification, separations, recycling, efficiency…) Energy (e.g. renewable energy, fuels, photovoltaics, fuel cells, energy storage, energy carriers…) Applications (e.g. electronics, dyes, consumer products, coatings, pharmaceuticals, preservatives, building materials, chemicals for industry/agriculture/mining…) Impact (e.g. safety, metrics, LCA, sustainability, (eco)toxicology…) Green chemistry is, by definition, a continuously-evolving frontier. Therefore, the inclusion of a particular material or technology does not, of itself, guarantee that a paper is suitable for the journal. To be suitable, the novel advance should have the potential for reduced environmental impact relative to the state of the art. Green Chemistry does not normally deal with research associated with 'end-of-pipe' or remediation issues.

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