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  5. Dynamic restructuring of nickel sulfides for electrocatalytic hydrogen evolution reaction
 
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2024
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Dynamic restructuring of nickel sulfides for electrocatalytic hydrogen evolution reaction

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TUDa URI
tuda/13150
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-292226
DOI
10.26083/tuprints-00029222
Autor:innen
Ding, Xingyu ORCID 0009-0007-0947-5036
Liu, Da ORCID 0009-0009-9986-125X
Zhao, Pengju
Chen, Xing
Wang, Hongxia
Oropeza, Freddy E. ORCID 0000-0001-7222-9603
Gorni, Giulio
Barawi, Mariam
García-Tecedor, Miguel ORCID 0000-0002-9664-4665
Peña O’Shea, Víctor A. de la ORCID 0000-0001-5762-4787
Hofmann, Jan P. ORCID 0000-0002-5765-1096
Li, Jianfeng ORCID 0000-0003-1598-6856
Kim, Jongkyoung
Cho, Seungho ORCID 0000-0001-7926-5674
Wu, Renbing ORCID 0000-0003-2815-2797
Zhang, Kelvin H. L. ORCID 0000-0001-9352-6236
Kurzbeschreibung (Abstract)

Transition metal chalcogenides have been identified as low-cost and efficient electrocatalysts to promote the hydrogen evolution reaction in alkaline media. However, the identification of active sites and the underlying catalytic mechanism remain elusive. In this work, we employ operando X-ray absorption spectroscopy and near-ambient pressure X-ray photoelectron spectroscopy to elucidate that NiS undergoes an in-situ phase transition to an intimately mixed phase of Ni₃S₂ and NiO, generating highly active synergistic dual sites at the Ni₃S₂/NiO interface. The interfacial Ni is the active site for water dissociation and OH* adsorption while the interfacial S acts as the active site for H* adsorption and H₂ evolution. Accordingly, the in-situ formation of Ni₃S₂/NiO interfaces enables NiS electrocatalysts to achieve an overpotential of only 95 ± 8 mV at a current density of 10 mA cm⁻². Our work highlighted that the chemistry of transition metal chalcogenides is highly dynamic, and a careful control of the working conditions may lead to the in-situ formation of catalytic species that boost their catalytic performance.

Freie Schlagworte

Electrocatalysis

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Oberflächenforschung
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Nature Communications
Jahrgang der Zeitschrift
15
ISSN
2041-1723
Verlag
Springer Nature
Ort der Erstveröffentlichung
London
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2024
Verlags-DOI
10.1038/s41467-024-49015-4
PPN
532851889
Zusätzliche Infomationen
Collection: "Advances in catalytic hydrogen evolution"
Artikel-ID
5336
Ergänzende Ressourcen (Supplement)
https://www.nature.com/articles/s41467-024-49015-4#Sec17

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