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Mechanically Induced Highly Efficient Hydrogen Evolution from Water over Piezoelectric SnSe nanosheets
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2022-06-26 , DOI: 10.1002/smll.202202507 Shun Li 1 , Zhicheng Zhao 2 , Jiabin Li 3 , Hong Liu 1 , Maosong Liu 1 , Yuqiao Zhang 1 , Lizhong Su 4 , Ana Isabel Pérez-Jiménez 5 , Yunchang Guo 5 , Fan Yang 2 , Yong Liu 2 , Jinzhu Zhao 3 , Jianming Zhang 1 , Li-Dong Zhao 4 , Yuanhua Lin 6
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2022-06-26 , DOI: 10.1002/smll.202202507 Shun Li 1 , Zhicheng Zhao 2 , Jiabin Li 3 , Hong Liu 1 , Maosong Liu 1 , Yuqiao Zhang 1 , Lizhong Su 4 , Ana Isabel Pérez-Jiménez 5 , Yunchang Guo 5 , Fan Yang 2 , Yong Liu 2 , Jinzhu Zhao 3 , Jianming Zhang 1 , Li-Dong Zhao 4 , Yuanhua Lin 6
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Piezoelectric nanomaterials open new avenues in driving green catalysis processes (e.g., H2 evolution from water) through harvesting mechanical energy, but their catalytic efficiency is still limited. The predicted enormous piezoelectricity for 2D SnSe, together with its high charge mobility and excellent flexibility, renders it an ideal candidate for stimulating piezocatalysis redox reactions. In this work, few-layer piezoelectric SnSe nanosheets (NSs) are utilized for mechanically induced H2 evolution from water. The finite elemental method simulation demonstrates an unprecedent maximal piezoelectric potential of 44.1 V for a single SnSe NS under a pressure of 100 MPa. A record-breaking piezocurrent density of 0.3 mA cm−2 is obtained for SnSe NSs-based electrode under ultrasonic excitation (100 W, 45 kHz), which is about three orders of magnitude greater than that of reported piezocatalysts. Moreover, an exceptional H2 production rate of 948.4 µmol g−1 h−1 is achieved over the SnSe NSs without any cocatalyst, far exceeding most of the reported piezocatalysts and competitive with the current photocatalysis technology. The findings not only enrich the potential piezocatalysis materials, but also provide useful guidance toward high-efficiency mechanically driven chemical reactions such as H2 evolution from water.
中文翻译：
在压电 SnSe 纳米片上机械诱导从水中高效析氢
压电纳米材料通过收集机械能为推动绿色催化过程（例如，从水中析出 H 2）开辟了新途径，但它们的催化效率仍然有限。2D SnSe 所预测的巨大压电性，以及其高电荷迁移率和出色的柔韧性，使其成为刺激压电催化氧化还原反应的理想候选者。在这项工作中，少层压电 SnSe 纳米片 (NS) 用于机械诱导水中的 H 2析出。有限元法模拟表明，在 100 MPa 的压力下，单个 SnSe NS 的最大压电电位为 44.1 V，这是前所未有的。破纪录的 0.3 mA cm -2压电电流密度在超声激发（100 W，45 kHz）下获得基于 SnSe NSs 的电极，这比报道的压电催化剂高约三个数量级。此外，在没有任何助催化剂的情况下，在 SnSe NSs 上实现了 948.4 µmol g -1 h -1的出色 H 2产率，远远超过了大多数已报道的压电催化剂，并且与当前的光催化技术具有竞争力。这些发现不仅丰富了潜在的压电催化材料，而且为高效机械驱动的化学反应提供了有用的指导，例如从水中析出 H 2 。
更新日期：2022-06-26
中文翻译：
在压电 SnSe 纳米片上机械诱导从水中高效析氢
压电纳米材料通过收集机械能为推动绿色催化过程（例如，从水中析出 H 2）开辟了新途径，但它们的催化效率仍然有限。2D SnSe 所预测的巨大压电性，以及其高电荷迁移率和出色的柔韧性，使其成为刺激压电催化氧化还原反应的理想候选者。在这项工作中，少层压电 SnSe 纳米片 (NS) 用于机械诱导水中的 H 2析出。有限元法模拟表明，在 100 MPa 的压力下，单个 SnSe NS 的最大压电电位为 44.1 V，这是前所未有的。破纪录的 0.3 mA cm -2压电电流密度在超声激发（100 W，45 kHz）下获得基于 SnSe NSs 的电极，这比报道的压电催化剂高约三个数量级。此外，在没有任何助催化剂的情况下，在 SnSe NSs 上实现了 948.4 µmol g -1 h -1的出色 H 2产率，远远超过了大多数已报道的压电催化剂，并且与当前的光催化技术具有竞争力。这些发现不仅丰富了潜在的压电催化材料，而且为高效机械驱动的化学反应提供了有用的指导，例如从水中析出 H 2 。
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