银基纳米材料是各种光辅助能源应用的通用构件,然而其一般表现出很差的电化学催化性能和稳定性,特别是在酸性环境中。
近日,韩国梨花女子大学Suyeon Cho,韩国科学技术院Heejun Yang报道了采用电化学法合成了一种具有纳米孔道的稳定高效的碲化银(AgTe)电催化剂,并用于析氢反应(HER)。
文章要点
1)研究人员以层状金属WTe2为工作电极,经多次循环伏安(CV)处理,合成了AgTe。循环过程中,体相WTe2中的Te原子和银中的Ag原子被溶解在酸性电解液中,导致电解液中存在大量的Ag阳离子和Te阴离子。同时,在酸性电解液(0.5M H2SO4)中,Ag阳离子和Te阴离子在电解液和WTe2电极之间存在电位差的情况下发生电化学反应,导致在WTe2表面形成AgTe核。
2)研究人员通过各种X射线能谱技术,揭示了纳米尺度上的AgTe的化学计量比(1∶1)和精确的晶格结构(正交)。基于晶体结构的第一性原理计算表明,AgTe的表面具有金属性,在费米能(EF)附近有相当大的态密度(DOS),而体相AgTe是半导体型的,禁带宽度很小(0.35 eV)。此外,AgTe表面氢吸附的吉布斯自由能变化(ΔGH)几乎为零(0.005 eV),这表明具有大表面积的AgTe可用于驱动HER。
3)实验结果显示,纳米多孔AgTe显示出出色的电催化HER稳定性和性能,在电流密度为10 mA/cm2时,过电位为27 mV,Tafel斜率为33 mV/dec。作为一种稳定的制氢催化剂,AgTe可媲美铂基催化剂,从而在高性能电化学催化剂设计方面实现了突破。
参考文献
Hagyeong Kwon, et al, Nanoporous Silver Telluride for Active Hydrogen Evolution, ACS Nano
DOI: 10.1021/acsnano.0c09517
https://doi.org/10.1021/acsnano.0c09517