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Plasma-Constructed Co2P–Ni2P Heterointerface for Electro‑Upcycling of Polyethylene Terephthalate Plastic to Co-Produce Hydrogen and Formate
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2024-09-09 , DOI: 10.1002/smll.202406767 Jingsen Zhang 1 , Xiuling Zhang 2 , Chuan Shi 1 , Xinyao Yu 3 , Yitong Zhou 3 , Lanbo Di 2, 4, 5
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2024-09-09 , DOI: 10.1002/smll.202406767 Jingsen Zhang 1 , Xiuling Zhang 2 , Chuan Shi 1 , Xinyao Yu 3 , Yitong Zhou 3 , Lanbo Di 2, 4, 5
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Integrating electrochemical upcycling of polyethylene-terephthalate (PET) and the hydrogen evolution reaction (HER) is an energy-saving approach for electrolytic hydrogen (H2) production, along with the coproduction of formate. Herein, a novel and rapid strategy of cold plasma phosphating is employed to synthesize Co2P–Ni2P heterointerface decorated on carbon cloth (Co2P-Ni2P/CC) to catalyze H2 generation and reform PET. Notably, the obtained Co2P–Ni2P/CC exhibits eminent ethylene glycol oxidation reaction (EGOR) and HER activities, effectuating low potentials of merely 1.300 and −0.112 V versus RHE at 100 mA cm−2 for the EGOR and HER, respectively, also attaining an ultralow cell bias of 1.300 V at 10 mA cm−2 for EG oxidation assisted-water splitting. DFT and characterization results validate that the as-formed built-in electric fields in the Co2P–Ni2P heterointerface can accelerate electrons transfer and deepen structural self-reconstruction, thereby boosting effectively water dissociation and ethylene glycol (EG) dehydrogenation. Impressively, coupling HER with PET-derived EG-to-formate in a flow-cell electrolyzer assembled with Co2P-Ni2P/CC pair achieves an intriguing formate Faradaic efficiency of 90.6% and an extraordinary stable operation of over 70 h at 100 mA cm−2. The work exemplifies a facile and effective strategy for synthesizing metal phosphides electrocatalysts with extraordinary performance toward H2 generation of water splitting and recycling of PET.
中文翻译：
等离子体构建的 Co2P-Ni2P 异质界面，用于聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料的电升级回收以共生产氢气和甲酸盐
将聚对苯二甲酸乙二醇酯 （PET） 的电化学升级回收与析氢反应 （HER） 相结合，是电解氢 （H2） 生产以及甲酸盐共生产的一种节能方法。在此，采用一种新颖且快速的冷等离子体磷化策略合成装饰在碳布 （Co2P-Ni2P/CC） 上的 Co2P-Ni2P 异质界面，以催化 H2 生成和重整 PET。值得注意的是，获得的 Co2P-Ni2P/CC 表现出显著的乙二醇氧化反应 （EGOR） 和 HER 活性，在 100 mA cm-2 下，EGOR 和 HER 分别产生仅 1.300 和 -0.112 V 的低电位，在 10 mA cm-2 时还实现了 1.300 V 的超低电池偏压EG 氧化辅助水分解。DFT 和表征结果验证了 Co2P–Ni2P 异质界面中形成的内置电场可以加速电子转移并加深结构自重构，从而有效促进水解离和乙二醇 （EG） 脱氢。令人印象深刻的是，在由 Co2P-Ni2P/CC 对组装的流通池电解槽中，将 HER 与 PET 衍生的 EG-甲酸盐耦合，实现了 90.6% 的有趣甲酸盐法拉第效率，并在 100 mA cm-2 下实现了超过 70 小时的异常稳定运行。这项工作展示了一种合成金属磷化物电催化剂的简单而有效的策略，对 H2 的产生、分解水和 PET 的回收具有非凡的性能。
更新日期：2024-09-09
中文翻译：
等离子体构建的 Co2P-Ni2P 异质界面，用于聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料的电升级回收以共生产氢气和甲酸盐
将聚对苯二甲酸乙二醇酯 （PET） 的电化学升级回收与析氢反应 （HER） 相结合，是电解氢 （H2） 生产以及甲酸盐共生产的一种节能方法。在此，采用一种新颖且快速的冷等离子体磷化策略合成装饰在碳布 （Co2P-Ni2P/CC） 上的 Co2P-Ni2P 异质界面，以催化 H2 生成和重整 PET。值得注意的是，获得的 Co2P-Ni2P/CC 表现出显著的乙二醇氧化反应 （EGOR） 和 HER 活性，在 100 mA cm-2 下，EGOR 和 HER 分别产生仅 1.300 和 -0.112 V 的低电位，在 10 mA cm-2 时还实现了 1.300 V 的超低电池偏压EG 氧化辅助水分解。DFT 和表征结果验证了 Co2P–Ni2P 异质界面中形成的内置电场可以加速电子转移并加深结构自重构，从而有效促进水解离和乙二醇 （EG） 脱氢。令人印象深刻的是，在由 Co2P-Ni2P/CC 对组装的流通池电解槽中，将 HER 与 PET 衍生的 EG-甲酸盐耦合，实现了 90.6% 的有趣甲酸盐法拉第效率，并在 100 mA cm-2 下实现了超过 70 小时的异常稳定运行。这项工作展示了一种合成金属磷化物电催化剂的简单而有效的策略，对 H2 的产生、分解水和 PET 的回收具有非凡的性能。
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