Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá hoạt tính xúc tác của vật liệu NiFeP trên 3D bọt niken cho xúc tác điện hóa sản xuất Hydro

##plugins.themes.academic_pro.article.main##

Author

  • Nguyễn Văn Din, Đinh Văn Tạc, Nguyễn Đình Chương

Từ khóa:

Hợp kim NiFeP
vật liệu có cấu trúc 3D
xúc tác điện hóa
tổng hợp H2

Tóm tắt

Một vật liệu xúc tác hiệu quả cho quá trình khử nước dựa trên hợp kim photphua của niken (Ni) và sắt (Fe) đã được tổng hợp thành công dưới dạng lá-kích thước trên quy mô nanomet - trên vật liệu nền 3D bọt Ni (viết tắt là NiFeP/Bọt Ni). Vật liệu xúc tác NiFeP/Bọt Ni cần một giá trị quá thế rất nhỏ, tại 129 và 273 mV, để đạt được mật độ dòng lần lượt là 10 và 50 mA cm-2. Bên cạnh hoạt tính xúc tác cao, vật liệu xúc tác NiFeP/Bọt Ni đã được chứng minh có độ ổn định cao trước và sau 10 giờ hoạt động. Nghiên cứu này, góp phần đề xuất một phương pháp tổng hợp vật liệu hiệu đơn giản để tổng hợp chất xúc tác điện hóa ứng dụng cho quá trình tách nước sản xuất H2.

Tài liệu tham khảo

    [1] D. D. Rodene, E. H. Eladgham, R. B. Gupta, I. U. Arachchige, V. Tallapally, "Crystal Structure and Composition-Dependent Electrocatalytic Activity of Ni–Mo Nanoalloys for Water Splitting To Produce Hydrogen", ACS Appl. Energy Mater. 2, 2019, 7112–7120.
    [2] G. Zhang, X. Zheng, Q. Xu, J. Zhang, W. Liu, J. Chen, "Carbon nanotube-induced phase and stability engineering: a strained cobalt-doped WSe2/MWNT heterostructure for enhanced hydrogen evolution reaction", J. Mater. Chem. A. 6, 2018, 4793–4800.
    [3] G. Zhang, B. Wang, J. Bi, D. Fang, S. Yang, "Constructing ultrathin CoP nanomeshes by Er-doping for highly efficient bifunctional electrocatalysts for overall water splitting", J. Mater. Chem. A. 7, 2019, 5769–5778.
    [4] Q. Xiong, X. Zhang, H. Wang, G. Liu, G. Wang, H. Zhang, H. Zhao, "One-step synthesis of cobalt-doped MoS2 nanosheets as bifunctional electrocatalysts for overall water splitting under both acidic and alkaline conditions", Chem. Commun. 54, 2018, 3859–3862.
    [5] Q. Xiong, Y. Wang, P. F. Liu, L. R. Zheng, G. Wang, H. G. Yang, P. K. Wong, H. Zhang, H. Zhao, "Cobalt Covalent Doping in MoS2 to Induce Bifunctionality of Overall Water Splitting", Adv. Mater. 30, 2018, 1801450.
    [6] Q. Xu, Y. Liu, H. Jiang, Y. Hu, H. Liu, C. Li, "Unsaturated Sulfur Edge Engineering of Strongly Coupled MoS2 Nanosheet-Carbon Macroporous Hybrid Catalyst for Enhanced Hydrogen Generation", Adv. Energy Mater. 9, 2019, 1802553.
    [7] M. I. Jamesh, P. Moni, A. S. Prakash, M. Harb, "ORR/OER activity and zinc-air battery performance of various kinds of graphene-based air catalysts", Mater. Sci. Energy Technol. 4, 2021, 1–22.
    [8] J. Shi, F. M. D. Kazim, S. Xue, J. Li, Z. Yang, W. Cai, "Multistage porogen-induced heteroporous Co, N-doped carbon catalyst toward efficient oxygen reduction", Chem. Commun. 57, 2021, 903–906.
    [9] A. Sajeev, V. K. Mariappan, D. Kesavan, K. Krishnamoorthy, S. J. Kim, "Efficient electrochemical water splitting using copper molybdenum sulfide anchored Ni foam as a high-performance bifunctional catalyst", Mater. Adv. 2, 2021, 455–463.
    [10] L. Yu, H. Zhou, J. Sun, F. Qin, D. Luo, L. Xie, F. Yu, J. Bao, Y. Li, Y. Yu, S. Chen, Z. Ren, "Hierarchical Cu@CoFe layered double hydroxide core-shell nanoarchitectures as bifunctional electrocatalysts for efficient overall water splitting", Nano Energy. 41, 2017, 327–336.
    [11] P. D. Tran, T. V. Tran, M. Orio, S. Torelli, Q. D. Truong, K. Nayuki, Y. Sasaki, S. Y. Chiam, R. Yi, I. Honma, J. Barber, V. Artero, "Coordination polymer structure and revisited hydrogen evolution catalytic mechanism for amorphous molybdenum sulfide", Nat. Mater. 15, 2016, 640–646.
    [12] P. D. Tran, M. Nguyen, S. S. Pramana, A. Bhattacharjee, S. Y. Chiam, J. Fize, M. J. Field, V. Artero, L. H. Wong, J. Loo, J. Barber, "Copper molybdenum sulfide: a new efficient electrocatalyst for hydrogen production from water", Energy Environ. Sci. 5, 2012, 8912.
    [13] M. Nguyen, P. D. Tran, S. S. Pramana, R. L. Lee, S. K. Batabyal, N. Mathews, L. H. Wong, M. Graetzel, "In situ photo-assisted deposition of MoS2 electrocatalyst onto zinc cadmium sulphide nanoparticle surfaces to construct an efficient photocatalyst for hydrogen generation", Nanoscale. 5, 2013, 1479.
    [14] D. M. Nguyen, P. D. Hai Anh, L. G. Bach, Q. B. Bui, "Hierarchical heterostructure based on molybdenum dichalcogenide nanosheets assembled nitrogen doped graphene layers for efficient hydrogen evolution reaction", Mater. Res. Bull. 115, 2019, 201–210.
    [15] M. L. N. Thi, T. H. Tran, P. D. Hai Anh, H. T. N. Vu, Q. B. Bui, "Hierarchical zinc–nickel phosphides nanosheets on 3D nickel foam as self-support electrocatalysts for hydrogen evolution reaction", Polyhedron. 168, 2019, 80–87.
    [16] Y. Li, Z. Hai, X. Hou, H. Xu, Z. Zhang, D. Cui, C. Xue, B. Zhang, "Self-Assembly of 3D Fennel-Like Co3O4 with Thirty-Six Surfaces for High Performance Supercapacitor", J. Nanomater. 2017, 2017, 1-8.
    [17] L. Feng, H. Vrubel, M. Bensimon, X. Hu, "Easily-prepared dinickel phosphide (Ni2P) nanoparticles as an efficient and robust electrocatalyst for hydrogen evolution", Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 2014, 5917.
    [18] X. Xu, C. Shi, R. Chen, T. Chen, "Iron phosphide nanocrystals decorated in situ on heteroatom-doped mesoporous carbon nanosheets used for an efficient oxygen reduction reaction in both alkaline and acidic media", RSC Adv. 7, 2017, 22263–22269.
    [19] Y. Liang, Q. Liu, A.M. Asiri, X. Sun, Y. Luo, "Self-Supported FeP Nanorod Arrays: A Cost-Effective 3D Hydrogen Evolution Cathode with High Catalytic Activity", ACS Catal. 4, 2014, 4065-4069.
    [20] C. Z. Yuan, S. L. Zhong, Y. F. Jiang, Z. K. Yang, Z. W. Zhao, S. J. Zhao, N. Jiang, A. W. Xu, "Direct growth of cobalt-rich cobalt phosphide catalysts on cobalt foil: an efficient and self-supported bifunctional electrode for overall water splitting in alkaline media", J. Mater. Chem. A. 5, 2017, 10561–10566.
    [21] J. Tian, Q. Liu, A. M. Asiri, X. Sun, "Self-Supported Nanoporous Cobalt Phosphide Nanowire Arrays: An Efficient 3D Hydrogen-Evolving Cathode over the Wide Range of pH 0-14", J. Am. Chem. Soc. 136, 2014, 7587–7590.
    [22] A. Sivanantham, P. Ganesan, S. Shanmugam, "Hierarchical NiCo2S4 Nanowire Arrays Supported on Ni Foam: An Efficient and Durable Bifunctional Electrocatalyst for Oxygen and Hydrogen Evolution Reactions", Adv. Funct. Mater. 26, 2016, 4661–4672.
Xem thêm

##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##

Đã Xuất bản

Nov 30, 2021
Download
PDF
Cách trích dẫn
Nguyễn Văn Din, Đinh Văn Tạc, Nguyễn Đình Chương. “Nghiên cứu tổng hợp Và đánh Giá hoạt tính Xúc tác của vật liệu NiFeP Trên 3D bọt Niken Cho Xúc tác điện hóa sản xuất Hydro”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 19, số p.h 11, Tháng Mười-Một 2021, tr 61-64, https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/7617.

##plugins.themes.academic_pro.article.details##