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AFM: Operando研究立大功,揭示HER下掺杂/未掺杂Re的MoS2降解机理
二硫化钼(MoS2)纳米结构具有催化活性高、丰度高、价格低廉等优点,被认为是替代昂贵贵金属用于质子交换膜(PEM)电解槽的有前途的催化剂。为了实现大规模应用,对MoS2的析氢反应(HER)活性和耐久性提出了更高的要求。目前,杂原子掺杂策略通常用于提高MoS2基纳米催化剂的HER活性,但掺杂对催化剂电化学性能和结构稳定性的影响还有待进一步研究。
近日,德国马克斯普朗克钢铁研究所Zhang Siyuan、Raquel Aymerich-Armengol和国立江原大学Joohyun Lim等通过operando电化学测量、光谱表征和电子显微镜分析,研究了MoS2和RexMo1-xS2纳米催化剂的电化学和结构稳定性。通过对RexMo1-xS2纳米催化剂的电化学稳定性和结构演变的研究,提出了RexMo1-xS2纳米催化剂在初次电解质接触、OCP稳定化和HER条件下的不同降解机理。
大多数Mo和Re的溶解发生在与电解质初次接触时,这是由于合成和储存过程中引入的氧化钼(MoO2,MoO3)的大量损失所导致;OCP的稳定导致RexMo1-xS2的表面氧化,导致其溶解;最后,HER条件导致在OCP稳定化过程中形成的氧化物的溶解,直到-0.4 VRHE时Mo开始溶解而硫化物的溶解可忽略不计。
通过从RexMo1-xS2中消除大部分表面氧化物,并使用operando FC-ICPMS,证明了HER的稳定操作范围(稳定数超过106)在-0.05和-0.3 VRHE之间。因此,为了抑制Mo的溶解,建议在稳定窗口内进行电解(不超过-0.3 VRHE),以及避免走向阳极电位(例如,走向OCP)。
研究结果证实,Re掺杂的MoS2纳米催化剂不仅比未掺杂的对应物具有更高的HER活性,而且它们在HER期间(在稳定范围之外)具有更高的稳定性,并且在开路条件下阳极电位的溶解电位较高,这有利于在电解槽中稳定运行。综上,该项工作揭示了RexMo1-xS2的降解机理,为合理设计掺杂的MoS2以优化PEM电解槽稳定性提供了理论指导。
Operando insights on the degradation mechanisms of rhenium-doped and undoped molybdenum disulfide nanocatalysts during hydrogen evolution reaction and open-circuit conditions. Advanced Functional Materials, 2024. DOI: 10.1002/adfm.202413720
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3-羟基牛奶树碱_3-hydroxyhispidin_CAS:1799964-66-1
2024-11-08
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5-[双(2-氯乙基)氨基]苯-1,3-二羧酸_5-[bis(2-chloroethyl)amino]benzene-1,3-dicarboxylic acid_CAS:4638-46-4
2024-11-08
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二氯丁二酸二胺铂(IV)_platinum(IV) diamminedichlorosuccinate_CAS:1189745-30-9
2024-11-08
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辅酶A咖啡酸_caffeoyl-CoA_CAS:53034-79-0
2024-11-08
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(E) -2-(3-(2-(7-羟基-2-氧代-2H-苯并吡喃-3-基)乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈_(E)-2-(3-(2-(7-hydroxy-2-oxo-2H-benzopyran-3-yl)ethenyl)-5,5-dimethylcyclohex-2-en-1-ylidene)propanedinitrile_CAS:2971791-86-1
2024-11-08
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2,3,3-三甲基-3H-吲哚-5-羧酸_2,3,3-trimethyl-5-carboxy-3H-indole_CAS:84100-84-5
2024-11-08
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5-羧基-1-(4-磺丁基)-2,3,3-三甲基-3H-吲哚甜菜碱_5-carboxy-1-(4-sulfobutyl)-2,3,3-trimethyl-3H-indolium betaine_CAS:852818-04-3
2024-11-08
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顺式、顺式、反式二胺二氯二羟基铂(IV)_oxoplatin_CAS:53261-25-9
2024-11-08
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3,6,9,12-四草酸酯四癸二酸_CAS:32775-08-9
2024-07-26
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2,2-双(((4-叠氮基-2,3,5,6-四氟苯甲酰基)氧基)甲基)丙烷-1,3-二基双(4-叠嗪基-2,3,6-四氟苯甲酸酯_2,2-bis(((4-azido-2,3,5,6-tetrafluorobenzoyl)oxy)methyl)propane-1,3-diyl bis(4-azido-2,3,5,6-tetrafluorobenzoate)_CAS:157928-53-5
2024-06-24
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(8R,9S,13S,14S)-13-甲基-3-乙烯基 6,7,8,9,11,12,13,14,15,16-十氢-17H 环戊基[a]菲17-酮_ (8R,9S,13S,14S)-13-methyl-3-vinyl6,7,8,9,11,12,13,14,15,16-decahydro-17Hcyclopenta[a]phenanthren-17-one _CAS:151171-58-3
2024-06-24
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松柏醇-7-硝基苯并[c][1,2,5]恶二唑_2-[(E)-3-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)prop-2-enoxy]-N-[2-[(4-nitro-2,1,3-benzoxadiazol-7-yl)amino]ethyl]acetamidel_CAS:1803427-21-5
2024-06-24
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(2E)-N-(1-(3-氯苄基)-1H-咪唑-4-基)-3-(吡啶-3-基)丙-2-烯酰胺_(2E)-N-(1-(3-chlorobenzyl)-1H-imidazol-4-yl)-3-(pyridin-3-yl)prop-2-enamide_CAS:2128292-12-4
2024-06-24