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Spatial Relation Controllable Di-Defects Synergy Boosts Electrocatalytic Hydrogen Evolution Reaction over VSe2 Nanoflakes in All pH Electrolytes
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2022-10-10 , DOI: 10.1002/smll.202204557 Jian Zhang 1, 2 , Jiandong Li 3 , Huajie Huang 4 , Wei Chen 5 , Yan Cui 6 , Yonghua Li 2 , Weiwei Mao 1 , Xinbao Zhu 7 , Xing'ao Li 1, 2
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2022-10-10 , DOI: 10.1002/smll.202204557 Jian Zhang 1, 2 , Jiandong Li 3 , Huajie Huang 4 , Wei Chen 5 , Yan Cui 6 , Yonghua Li 2 , Weiwei Mao 1 , Xinbao Zhu 7 , Xing'ao Li 1, 2
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Defect engineering of transition metal dichalcogenides (TMDCs) is important for improving electrocatalytic hydrogen evolution reaction (HER) performance. Herein, a facile and scalable atomic-level di-defect strategy over thermodynamically stable VSe2 nanoflakes, yielding attractive improvements in the electrocatalytic HER performance over a wide electrolyte pH range is reported. The di-defect configuration with controllable spatial relation between single-atom (SA) V defects and single Se vacancy defects effectively triggers the electrocatalytic HER activity of the inert VSe2 basal plane. When employed as a cathode, this di-defects decorated VSe2 electrocatalyst requires overpotentials of 67.2, 72.3, and 122.3 mV to reach a HER current density of 10 mA cm−2 under acidic, alkaline, and neutral conditions, respectively, which are superior to most previously reported non-noble metal HER electrocatalysts. Theoretical calculations reveal that the reactive microenvironment consists of two adjacent SA Mo atoms with two surrounding symmetric Se vacancies, yielding optimal water dissociation and hydrogen desorption kinetics. This study provides a scalable strategy for improving the electrocatalytic activity of other TMDCs with inert atoms in the basal plane.
中文翻译：
空间关系可控双缺陷协同促进所有 pH 电解质中 VSe2 纳米薄片的电催化析氢反应
过渡金属二硫化物 (TMDC) 的缺陷工程对于提高电催化析氢反应 (HER) 性能非常重要。在此，报道了一种基于热力学稳定的 VSe 2纳米薄片的简便且可扩展的原子级双缺陷策略，在宽电解质 pH 范围内产生了电催化 HER 性能的有吸引力的改进。单原子 (SA) V 缺陷和单 Se 空位缺陷之间具有可控空间关系的双缺陷构型有效地触发了惰性 VSe 2基面的电催化 HER 活性。当用作阴极时，这种双缺陷修饰的 VSe 2电催化剂需要 67.2、72.3 和 122.3 mV 的过电势才能达到 10 mA cm 的 HER 电流密度-2分别在酸性、碱性和中性条件下，优于大多数先前报道的非贵金属HER电催化剂。理论计算表明，反应微环境由两个相邻的 SA Mo 原子和两个周围对称的 Se 空位组成，产生最佳的水离解和氢解吸动力学。这项研究提供了一种可扩展的策略，用于提高基面上具有惰性原子的其他 TMDC 的电催化活性。
更新日期：2022-10-10
中文翻译：
空间关系可控双缺陷协同促进所有 pH 电解质中 VSe2 纳米薄片的电催化析氢反应
过渡金属二硫化物 (TMDC) 的缺陷工程对于提高电催化析氢反应 (HER) 性能非常重要。在此，报道了一种基于热力学稳定的 VSe 2纳米薄片的简便且可扩展的原子级双缺陷策略，在宽电解质 pH 范围内产生了电催化 HER 性能的有吸引力的改进。单原子 (SA) V 缺陷和单 Se 空位缺陷之间具有可控空间关系的双缺陷构型有效地触发了惰性 VSe 2基面的电催化 HER 活性。当用作阴极时，这种双缺陷修饰的 VSe 2电催化剂需要 67.2、72.3 和 122.3 mV 的过电势才能达到 10 mA cm 的 HER 电流密度-2分别在酸性、碱性和中性条件下，优于大多数先前报道的非贵金属HER电催化剂。理论计算表明，反应微环境由两个相邻的 SA Mo 原子和两个周围对称的 Se 空位组成，产生最佳的水离解和氢解吸动力学。这项研究提供了一种可扩展的策略，用于提高基面上具有惰性原子的其他 TMDC 的电催化活性。
京公网安备 11010802027423号