Гибридные наноэлектрокатализаторы MoSe2-Ni3Se4 и их повышенная электрокаталитическая активность в реакции выделения водорода

Введение

Традиционные ископаемые виды топлива являются основными источниками энергии в нашем обществе; однако они невозобновляемы и неустойчивы, и вызывают серьезное загрязнение окружающей среды. Среди альтернативных источников энергии водородная энергия считается одной из самых многообещающих экологически чистых источников энергии из-за ее сверхвысокой плотности энергии [1]. До сих пор крупномасштабное производство водорода по-прежнему осуществляется в основном из ископаемых источников топлива [2]. При газификации угля и паровой конверсии метана в промышленных масштабах производится 95% водорода [3]. Реакция выделения водорода (HER) рассматривается как многообещающий путь для получения водорода высокой чистоты [1, 4, 5]. Однако лучшими электрокатализаторами для HER в кислой среде по-прежнему являются материалы на основе Pt и других благородных металлов [6]. Из-за их редкости и высокой стоимости материалы на основе Pt не подходят для использования в крупномасштабном выделении водорода [7]. Дихалькогениды переходных металлов (ДПМ), такие как MoS ₂ , MoSe ₂ , WS ₂ , и WSe ₂ , привлекли к себе пристальное внимание из-за их превосходных электрохимических свойств и большого количества земли. В качестве типичного слоистого полупроводникового материала TMD MoSe ₂ имеет структуру, аналогичную графиту, и образован слоями Se – Mo – Se, которые связаны силами Ван-дер-Ваальса. Кроме того, MoSe ₂ более металлический, чем MoS ₂ , и имеет меньшую свободную энергию Гиббса адсорбции водорода на краю MoSe ₂ чем MoS ₂ , что приводит к более высокой адсорбции водорода [8]. В связи с этим MoSe ₂ и его гибриды привлекли большое внимание в качестве электрокатализаторов для HER.

Хорошо известно, что для НЕЙ эффективны только активные сайты. Для двумерных слоистых наноструктур, таких как нанолисты TMD, активные центры для HER расположены вдоль краев нанолиста [9], в то время как базовые поверхности инертны. Проводимость электрокатализаторов также является важным вопросом для HER. Как разновидность полупроводника, MoSe ₂ не может переносить электроны. по сравнению с благородными металлами все еще ограничивает его эффективность в HER [10]. Следовательно, общие стратегии повышения активности катализаторов TMD заключаются в увеличении электропроводности [11, 12] и увеличении количества активных центров [12,13,14]. Между тем, разработка гибридных структур путем интеграции различных типов полупроводниковых материалов, особенно TMD с предпочтительной ориентацией, считается важным подходом к настройке электронных свойств полупроводниковых материалов [15,16,17]. Гибридные наноструктуры с эффективными гетероинтерфейсами могут способствовать быстрой межфазной передаче заряда, которая имеет решающее значение для электрохимических реакций [18]. Кроме того, хорошо известно, что три элементарных этапа, то есть адсорбция, восстановление и десорбция, необходимы для генерации водорода во время электрохимических реакций [19]. Одно из преимуществ гибридных материалов, состоящих из различных химических компонентов, состоит в том, что они могут преодолевать ограничение, заключающееся в том, что многие однокомпонентные катализаторы не эффективны для всех трех промежуточных реакционных процессов. Недавно некоторые исследователи интегрировали катализаторы на основе Ni с MoSe ₂ . в различных морфологиях, используя разные методы для достижения улучшенных характеристик HER [15, 18, 20]. Комбинация MoSe ₂ с селенидами Ni с образованием гибридной структуры может использовать синергетический эффект, который возникает в результате взаимодействия между двумя гетерогенными компонентами, для достижения повышенной электрокаталитической активности. Например, расчет ДПФ показал, что MoS _{2 (1− x )} Se _{2 x} / NiSe ₂ имел гораздо более низкую свободную энергию Гиббса адсорбции водорода на плоскостях (100) и (110), чем чистый MoS _{2 (1− x )} Se _{2 x} , что может привести к большему покрытию водородом активных центров и, следовательно, к выдающимся электрокаталитическим характеристикам [21].

Здесь мы пытаемся приготовить гибридные наноэлектрокатализаторы путем выращивания Ni ₃ Se ₄ на поверхности цветочного MoSe ₂ семена, синтезированные коллоидным методом, описанным в нашем предыдущем исследовании [22]. Такой подход к выращиванию, индуцированному семенами, предлагает простые средства для создания различных гибридных наноструктур TMD. Причина, по которой мы выбираем Ni ₃ Se ₄ в качестве гибридного компонента Ni ₃ Se ₄ имеет более высокую электропроводность, чем другие селениды никеля [23]. Чтобы исследовать влияние Ni ₃ Se ₄ на активность катализатора и для определения наилучшего соотношения в составе мы систематически модулировали содержание Ni ₃ Se ₄ и MoSe ₂ , и обнаружил, что включение умеренного содержания Ni ₃ Se ₄ в MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ гибридные системы могут улучшить характеристики HER. Наши результаты показывают, что создание гибридной наноструктуры MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ - эффективный подход к улучшению характеристик HER чистого MoSe ₂ .

Методы / экспериментальные

Синтез MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ Гибридные наноэлектрокатализаторы

Синтез MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ гибридные наноэлектрокатализаторы включали два этапа. На первом этапе MoSe ₂ семена были синтезированы по методу, описанному в нашем предыдущем исследовании [22]. Вкратце, 10 мл олеиновой кислоты (OA, 85%, Aladdin Bio-Chem Technology Co., Ltd.) и 0,4 ммоль гексакарбонила молибдена (Mo (CO) ₆ , 98%, J&K Scientific Ltd.) смешивали и медленно нагревали до 85 ° C в газообразном аргоне. Впоследствии температура смешанного раствора была увеличена до 200 ° C и 6,7 мл предварительно приготовленного раствора, содержащего 1-октадецен (ODE, 90%, Aladdin Bio-Chem Technology Co., Ltd.) и Se (99,999%, J&K Scientific Ltd.) с концентрацией Se 0,15 ммоль / мл вводили в реакционный раствор со скоростью 0,5 мл / мин. Когда закачка была завершена, реакцию дополнительно поддерживали в течение 30 минут для образования MoSe ₂ семена. На следующем этапе температура реакции была увеличена до 300 ° C, и смесь 3,3 мл раствора ODE и Se и ацетилацетоната никеля (II) (Ni (acac) ₂ 0,2 ммоль, 96%, J&K Scientific Ltd.) вводили в реакционные смеси и выдерживали при 300 ° C в течение 30 мин. После охлаждения до комнатной температуры продукты реакции промывали этанолом и гексаном, а затем подвергали сушке при комнатной температуре. Синтезированный образец был обозначен как Mo2Ni1, что означает, что молярное соотношение Mo:Ni в MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ гибридные образцы - 2:1. Другой MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ наногибридные образцы с различным соотношением Mo и Ni были синтезированы с использованием той же процедуры, за исключением того, что в реакцию добавлялись смеси источников Ni и Se разного качества.

Характеристика

Кристаллическую фазу характеризовали с помощью рентгеновского дифрактометра (Bruker D8-Advance). Изображения просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) получали с использованием просвечивающего электронного микроскопа JEM-2100. Получение изображений в высокоугловом кольцевом темном поле (HAADF) и соответствующее элементное картирование были выполнены с помощью просвечивающего электронного микроскопа TECNAI F-30. Изображения, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), получали с использованием растрового электронного микроскопа SU-70. Данные рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) были получены с помощью спектрометра (PHI QUANTUM 2000) с источником Al Kα.

Электрохимические тесты

Электрохимические испытания проводились в стандартной испытательной системе, содержащей электрод сравнения из Ag / AgCl, противоэлектрод из графитового стержня и рабочий электрод из стеклоуглерода, которые были подключены к электрохимической рабочей станции Autolab 302N, в которой использовался H ₂ SO ₄ (0,5 М) в качестве электролита. Для приготовления электрокаталитических чернил синтезированные электрокатализаторы (4 мг), технический углерод Ketjenblack (0,5 мг) и раствор нафиона (30 мкл) смешивали с водно-этанольным раствором (1 мл) с содержанием этанола 20 об.%. Затем смеси обрабатывали ультразвуком в течение 30 мин. Наконец, 5 мкл чернил (содержащих около 20 мкг электрокатализаторов) были нанесены на стеклоуглеродный электрод с образованием пленки с содержанием около 0,286 мг / см ² . и сушат при комнатной температуре. Поляризационные кривые были получены при скорости сканирования 2 мВ с ^-1 . при 25 ° C от 0,2 до - 0,6 В (по сравнению с реверсивным водородным электродом (РВЭ)). Данные спектроскопии электрохимического импеданса (EIS) были получены в диапазоне частот от 0,01 Гц до 100 кГц при -260 мВ. Испытание циклической вольтамперометрии (CV) было проведено для определения емкости двойного слоя (нефарадеевского потенциала) от 0,1 до 0,2 мВ и расчета эффективной площади поверхности электрода.

Результаты и обсуждение

Синтез MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ Гибридные наноэлектрокатализаторы основаны на стратегии, индуцированной затравкой, в которой наноразмерный Ni ₃ Se ₄ растет in situ на предварительно сформированном MoSe ₂ семена (рис. 1). На первом этапе MoSe ₂ затравки были синтезированы посредством реакции между предшественником Мо (Mo (CO) ₆ ) и Se в присутствии OA в ODE при 200 ° C, в котором обрабатывают ультратонкий MoSe ₂ нано-хлопья, образовавшиеся в процессе нагрева, в дальнейшем самоорганизовались в цветокоподобный MoSe ₂ частицы [22]. Цветочная морфология с большой площадью поверхности может способствовать диспергированию и тесному взаимодействию второго компонента [24]. После достижения температуры 300 ° C раствор, содержащий Ni (acac) ₂ и ODE-Se быстро вводили в горячие реакционные смеси, содержащие MoSe ₂ семена. На этом этапе Ni ₃ Se ₄ зарождается и растет на поверхности MoSe ₂ нанофлейки с образованием MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ гибридные наноструктуры. Эта простая синтетическая стратегия эффективна для синтеза MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ гибридные наноэлектрокатализаторы с различным соотношением Mo:Ni в аналогичных экспериментальных условиях и могут быть использованы для создания других MoSe ₂ гибридные наноэлектрокатализаторы на основе.

Принципиальная схема образования MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ гибридные наноэлектрокатализаторы

На рисунке 2 сравниваются дифрактограммы чистого MoSe ₂ . и MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ гибридные образцы. Дифракционные пики чистого MoSe ₂ образец соответствует гексагональному MoSe ₂ (PDF # 29-0914) в то время как MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ гибридные образцы с различным соотношением Mo:Ni демонстрируют комбинационные пики гексагонального MoSe ₂ и моноклинный Ni ₃ Se ₄ (PDF № 13-0300). По мере увеличения содержания прекурсора Ni пиковая интенсивность Ni ₃ Se ₄ на рентгенограммах также увеличивается, что указывает на то, что концентрация Ni ₃ Se ₄ в MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ гибридных наноэлектрокатализаторов тоже увеличивается. Следовательно, содержание Ni ₃ Se ₄ в MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ гибридные наноэлектрокатализаторы можно настраивать, контролируя содержание добавляемого предшественника Ni. Анализ SAED (дополнительный файл 1:рисунок S1) также показывает сосуществование гексагонального MoSe ₂ и моноклинный Ni ₃ Se ₄ , которые подтверждают результаты XRD. По мере увеличения содержания прекурсора Ni дифракционные кольца, принадлежащие Ni ₃ Se ₄ также становятся заметными, демонстрируя, что относительное содержание Ni ₃ Se ₄ компонент в MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ гибридных наноэлектрокатализаторов тоже растет.

Рентгенограммы чистого MoSe ₂ и MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ гибридные образцы с различным соотношением Mo:Ni. Эталонные образцы объемного MoSe ₂ и Ni ₃ Se ₄ также включены

Морфологию приготовленных образцов анализировали с помощью SEM и TEM. Чистый MoSe ₂ имеет морфологию, напоминающую цветок, размер которого находится в диапазоне от 100 до 200 нм (дополнительный файл 1:Рисунок S2). После включения Ni ₃ Se ₄ отчетливо видно, что лепестки наноцветков начинают утолщаться (рис. 3), а цветочная морфология имеет тенденцию постепенно исчезать с увеличением Ni ₃ Se ₄ содержание. Анализ просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (рис. 4a, b) на образце Mo2Ni1 выявляет два типа явных полос решетки:одна с межплоскостным расстоянием 0,64 нм соответствует плоскости (002) MoSe ₂ [25], а тот, у которого межплоскостное расстояние 0,27 нм, хорошо согласуется с плоскостью (-112) Ni ₃ Se ₄ . Результат подтверждает наличие как MoSe ₂ и Ni ₃ Se ₄ компоненты в гибридной наноструктуре, а основные поверхности лепестков наноцветков состоят из граней {001} MoSe ₂ . Кроме того, две разные полосы решетки примерно параллельны, что указывает на то, что Ni ₃ Se ₄ может расти на {001} гранях MoSe ₂ по оси c MoSe ₂ .

Изображения SEM ( a , b , d , e , г , и h ) и изображения ПЭМ ( c , f , и я ) из Mo5Ni1 ( a - c ), Mo2Ni1 ( d - е ) и Mo1Ni1 ( g - я ) образцы

Изображения HRTEM ( a и b ), Изображение HAADF ( c ) и элементарные карты ( d - е ) образца Mo2Ni1

Элементные карты энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) вместе с изображением HAADF (рис. 4 d - е ) подтверждают присутствие Se, Ni и Mo. Однако пространственное распределение Mo и Ni немного отличается. Мо в основном равномерно распределен в наноцветке, тогда как Ni имеет тенденцию концентрироваться около лепестков наноцветка, что указывает на то, что Ni ₃ Se ₄ должен расти на MoSe ₂ лепестки. Покрытие из более толстого Ni ₃ Se ₄ слои на MoSe ₂ может блокировать активные сайты MoSe ₂ и в конечном итоге приводит к снижению ее выступлений. Помимо количества закачиваемых источников Ni и Se, скорость закачки также влияет на морфологию MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ гибридная наноструктура. При использовании меньшей скорости закачки (1,65 мл / мин) источников Ni и Se продукты оказались неоднородной морфологией (дополнительный файл 1:рис. S3). Это указывает на то, что образование MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ гибридная наноструктура также является кинетически контролируемым процессом.

Анализ XPS (рис. 5a – d) дополнительно подтверждает присутствие Mo, Ni и Se в гибридном образце (возьмите Mo2Ni1 в качестве типичного примера). Для областей Se 3d (рис. 5b) два пика при 54,75 и 55,75 эВ относятся к Se 3d _5/2 и Se 3d _3/2 соответственно, что указывает на степень окисления Se при - 2 [26]. Очевидный пик при 59,37 эВ предполагает, что частицы Se на поверхности были окислены [20, 26]. На рис. 5c два пика, расположенные при 229,37 и 232,50 эВ, относятся к Mo 3d _5/2 . и 3d _3/2 соответственно, что указывает на степень окисления Мо +4 [8, 11, 26]. На рис. 5d четко присутствуют пики Ni 2p, а пики при 856,62 и 874,12 эВ хорошо согласуются с Ni 2p _3/2 и Ni 2p _1/2 , соответственно. Два сателлитных пика при 861,87 и 880,37 эВ предполагают, что Ni находится в степени окисления, близкой к +2 [27].

XPS-спектры образца Mo2Ni1. а - спектр обзора. б ), c , и d показать расширенные спектры Se, Mo и Ni соответственно

Механизм образования MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ Гибридную наноструктуру можно понять из приведенных выше результатов характеризации. Цветочно-подобный MoSe ₂ семена играют важную роль в индукции образования Ni ₃ Se ₄ на поверхности MoSe ₂ . При температуре реакции 300 ° C Ni (acac) ₂ легко разлагается и реагирует с Se с образованием Ni ₃ Se ₄ . Поверхности MoSe ₂ могут действовать как центры гетерогенного зародышеобразования, чтобы вызвать зародышеобразование Ni ₃ Se ₄ . Очевидно, такой гетерогенный процесс зародышеобразования требует меньше активной энергии, чем гомогенное зародышеобразование. Следовательно, Ni ₃ Se ₄ наблюдается рост на поверхности MoSe ₂ образовывать лепестковидную морфологию вместо отдельных частиц, которые образуются путем независимого гомогенного зародышеобразования. При дальнейшем увеличении количества источников Ni и Se, Ni ₃ Se ₄ имеет тенденцию к росту на поверхности Ni ₃ Se ₄ лепестки, которые уже сформировались. В результате MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ гибридные наноструктуры с увеличенной толщиной Ni ₃ Se ₄ наблюдаются лепестки (см. морфологическую эволюцию, показанную на рис. 3).

Электрокаталитическую активность приготовленных катализаторов измеряли с помощью трехэлектродной системы в растворе кислоты. Как показано на рис. 6а, все начальные перенапряжения (т. Е. Потенциал, необходимый для достижения плотности тока 1 мА см ⁻² ) [28] различных катализаторов невелики. Образец Mo5Ni1 требует наименьшего начального перенапряжения 128 мВ для HER, в то время как для других катализаторов значения начального перенапряжения составляют 163, 140, 162 и 216 мВ для MoSe ₂ , Mo2Ni1, Mo1Ni1 и Ni ₃ Se ₄ , соответственно. Когда катодная плотность тока достигает -10 мА см ^-2 , образец Mo2Ni1 требует наименьшего перенапряжения 203 мВ. Необходимые перенапряжения:234, 220, 250 и 299 мВ для MoSe ₂ , Mo5Ni1, Mo1Ni1 и Ni ₃ Se ₄ , соответственно. Для дальнейшего исследования полученных образцов линейные участки кривых Тафеля были проанализированы с использованием уравнения Тафеля:

Кривые поляризации ( a ) и соответствующие графики Тафеля ( b ) MoSe ₂ , Mo5Ni1, Mo2Ni1, Mo1Ni1, Ni ₃ Se ₄ , и Pt / C. c Графики Найквиста при перенапряжении 250 мВ. г Кривые поляризации образца Mo2Ni1 до и после 1000 циклов

где j - плотность тока, η - перенапряжение, а b это склон Тафеля. Как видно на рис. 6б, образец Mo2Ni1 имеет тафелевский наклон 57 мВ за декаду. Это значение существенно меньше, чем наклоны Mo5Ni1 (85 мВ за декаду), Mo1Ni1 (88 мВ за декаду), Ni ₃ Se ₄ (82 мВ на декаду) и MoSe ₂ (71 мВ на декаду) образцов. Между тем, Pt / C демонстрирует тафелевский наклон ~ 33 мВ на декаду, что хорошо соответствует известным значениям [29]. Теоретически более низкий наклон Тафеля предполагает более быструю кинетику HER [30]. Основной механизм реакции в процессе HER может быть выявлен с помощью тафелевского наклона [15, 19]. В процессе HER, т.е. реакции Фольмера, могут участвовать три основных этапа:H ⁺ (водн.) + е ^- → H _{реклама} , Реакция Гейровского:H _{реклама} + H ⁺ (водн.) + е ^- → H ₂ (ж) и реакции Тафеля H _ads + H _{реклама} → H ₂ (г). При 25 ° C значения наклона Тафеля для трех реакций составляют 118 мВ за декаду, 39 мВ за декаду и 29 мВ за декаду, соответственно [19]. Соответственно, результаты нашего исследования предполагают, что механизм Фольмера – Гейровского [31,32,33] должен быть доминирующим для всех подготовленных образцов в HER.

Для дальнейшего исследования кинетики электродов графики Найквиста для пяти образцов, полученных с помощью EIS, показаны на рис. 6c. Сопротивление переносу заряда ( R _ct ), который достигается из области низких частот, имеет тесную связь с кинетикой электродов. Меньшее значение R _ct соответствует более высокой скорости реакции [34]. Значение R _ct Mo2Ni1 составляет 13,0 Ом, что является самым низким значением среди пяти образцов. Для других образцов R _ct значения:27,5, 27,1, 109,1 и 254,6 Ом для MoSe ₂ , Mo5Ni1, Mo1Ni1 и Ni ₃ Se ₄ , соответственно. Самый низкий R _ct Mo2Ni1 предполагает самый быстрый процесс переноса заряда среди исходных образцов. Результат дополнительно подтверждает превосходную электрокаталитическую эффективность HER образца Mo2Ni1. Лучшая проводимость может быть результатом модуляции электронной структуры за счет синергетических эффектов между MoSe ₂ и Ni ₃ Se ₄ . На рис. 6г представлены поляризационные кривые, характеризующие стабильность образца Mo2Ni1. После 1000 циклов каталитические характеристики незначительно снижаются. Синергетические эффекты играют важную роль в управлении адсорбционно-абсорбционными взаимодействиями на каталитических поверхностях и, таким образом, определяют стадию каталитической реакции, определяющую скорость [35]. Следовательно, использование синергетических эффектов составляет главное преимущество гибридной наноструктуры для повышения активности HER.

Чтобы приблизительно рассчитать электрохимически активную площадь поверхности (ESCA) катализаторов, следует использовать электрохимические двухслойные емкости ( C _dl ) измеряются с помощью циклической вольтамперометрии (CV) при разных скоростях сканирования (дополнительный файл 1:рисунок S4). Графики Δ j =( j _а - j _c ) ( j _а и j _c - плотность тока при зарядке и разрядке при напряжении 0,15 В соответственно) в зависимости от скорости сканирования, показанные на рис. 7a, а C _dl значения считаются равными половине уклонов. Mo2Ni1 показывает C _dl значение 2,67 мФ см ⁻² что немного меньше значения (3,06 мФ см ⁻² ) MoSe ₂ и Mo5Ni1 (2,82 мФ см ⁻² ), предполагая, что добавление Ni ₃ Se ₄ не может дополнительно увеличивать электрохимическую активную площадь поверхности, и это согласуется с наблюдениями ПЭМ. Следовательно, причина улучшения каталитической активности HER образца Mo2Ni1, вероятно, связана не с увеличением электрохимически активной площади поверхности, а с синергетическим эффектом между MoSe ₂ и Ni ₃ Se ₄ , наряду с повышением проводимости. Кроме того, мы оценили количество активных центров и частоты оборотов (TOF) различных катализаторов. Количество активных веществ получают с помощью CV-кривых различных катализаторов, которые записывают в диапазоне от -0,4 до 0,6 В в фосфатно-солевом электролите со скоростью сканирования 50 мВ с ^-1 (Дополнительный файл 1:Рисунок S5) [30, 36]. Расчетное количество активных сайтов для Mo2Ni1 составляет 1,02 × 10 ⁻⁶ . мол, а для MoSe ₂ равно 0,77 × 10 ⁻⁶ мол. Кроме того, расчетное время пролета при -200 мВ для каждого активного сайта Mo2Ni1 составляет 3,4 с ^-1 . , что также больше, чем (2.1 с ⁻¹ ) MoSe ₂ (Рис. 7б). Теоретически HER активность катализаторов может быть отнесена к трем факторам:(а) количеству активных центров, (б) качеству активного центра (частота переключения) и (в) проводимости между активными центрами [37]. В этой работе, хотя Mo2Ni1 имеет немного меньшее значение C _dl по сравнению с MoSe ₂ , он обладает наименьшим импедансом переноса заряда, наиболее активными узлами и наибольшим значением времени пролета. Следовательно, он демонстрирует лучшую в целом активность HER.

а Ток двухслойной емкости в зависимости от скорости сканирования MoSe ₂ , Mo5Ni1, Mo2Ni1, Mo1Ni1 и Ni ₃ Se ₄ образцы. б Расчетные значения TOF чистого MoSe ₂ и образцы Mo2Ni1

Выводы

Для синтеза MoSe ₂ был разработан путь раствора, индуцированного затравкой. –Ni ₃ Se ₄ гибридные наноэлектрокатализаторы. MoSe ₂ семена с цветочной морфологией, состоящей из сборки ультратонких наночешек, были использованы для индукции роста Ni ₃ Se ₄ на лепестках цветов MoSe ₂ . Химический состав MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ гибридные наноэлектрокатализаторы можно модулировать, регулируя содержание Ni ₃ Se ₄ . Было замечено, что комбинация Ni ₃ Se ₄ с MoSe ₂ формирование гибридной наноструктуры может улучшить HER-характеристики MoSe ₂ . MoSe ₂ –Ni ₃ Se ₄ гибридный наноэлектрокатализатор с соотношением Mo:Ni 2:1 обеспечивает замечательные характеристики HER, которые имеют небольшое начальное перенапряжение 140 мВ, перенапряжение 201 мВ при 10 мА · см ⁻² и небольшой тафелевский наклон 57 мВ дек ⁻¹ в кислой среде. Также были отмечены улучшенная проводимость и время пролета.

Доступность данных и материалов

Не применимо.

Сокращения

HER:

Реакция выделения водорода

XRD:

Рентгеновская дифракция

TMD:

Дихалькогениды переходных металлов

SEM:

Сканирующая электронная микроскопия

ТЕМ:

Просвечивающая электронная микроскопия

SAED:

Электронная дифракция в выбранной области

HAADF:

Круговое темное поле с большим углом

XPS:

Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

EIS:

Электрохимическая импедансная спектроскопия

TOF:

Частота оборота

R _ct :

Сопротивление переносу заряда

C _dl :

Электрохимические двухслойные емкости