1. Direct Evidence of the Role of Co or Pt, Co Single-Atom Promoters on the Performance of MoS2 Nanoclusters for the Hydrogen Evolution Reaction
- Author
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Luz A. Zavala, Kavita Kumar, Vincent Martin, Frédéric Maillard, Françoise Maugé, Xavier Portier, Laetitia Oliviero, Laetitia Dubau, Laboratoire catalyse et spectrochimie (LCS), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Electrochimie Interfaciale et Procédés (EIP), Laboratoire d'Electrochimie et de Physico-chimie des Matériaux et des Interfaces (LEPMI), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nanomatériaux, Ions et Métamatériaux pour la Photonique (NIMPH), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), and ANR Carnot Energie et Systèmes de Propulsion (ESP)ANR Carnot Energies du futur (EF)
- Subjects
Non-noble electrocatalyst ,Hydrogen Evolution Reaction (HER) ,Single Atom Promoted Molybdenum Sulfides ,Proton Exchange Membrane Water Electrolyzer (PEMWE) ,[CHIM.CATA]Chemical Sciences/Catalysis ,[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry ,General Chemistry ,Durability ,Catalysis - Abstract
International audience; Developing alternatives to platinum (Pt) and iridium (Ir) in proton exchange membrane water electrolyzers is crucial on the way to viable energy provision schemes. However, although it seems difficult to substitute Ir, alternatives exist for Pt at the PEMWE cathode. Here, we report on the synthesis and the characterization of efficient and durable hydrogen evolution reaction (HER) nanocatalysts based on MoS2 supported on high surface area carbon. Citric acid was used as a chelating agent to control the size of the crystallites (1.4 nm) and thus the density of active sites (slab edges). Inspired by successful approaches in catalysis for hydrodesulfurization reactions, conventional 2H MoS2 was sequentially doped with cobalt (Co) then 1 wt. % of Pt. Overpotentials of 188 mV, 140 and 118 mV at 10 mA cm-2 are reported for MoS2/C, Co-MoS2/C and Pt1%-CoMoS2/C, respectively. This result is attributed to the weakening of Hads binding energy of the promoted MoS2 edge active sites (because the promoting atoms are mostly located at the edges). Associated with small metal dissolution rates (monitored in situ, during HER), our findingsdemonstrate that metal promotion (doping) is a promising route to replace platinum by earth-abundant elements in acidic water electrolyzers.
- Published
- 2023
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