Synthesis of Zn-Doped NiCoP Catalyst with Porous Double-layer Nanoarray Structure and Its Electrocatalytic Properties for Hydrogen Evolution

doi:10.7503/cjcu20210218

Abstract

Abstract:

NiCoP is wildly accepted as one of the most potential catalysts for electrocatalytic hydrogen evolution reaction（HER） due to its high catalytic efficiency and low cost. However， the hydrogen bubble formation over catalyst surface during HER largely decreases the catalytic active sites and slows the mass transportation of electrolyte， resulting in a limited catalytic performance. In this paper， Zn-doped NiCoP catalyst with porous double-layer array structure on foam nickel was constructed by hydrothermal， followed with in?situ phospha?ting and HCl selective etching. Compared with the traditional single-layer array， the top nanoleaves array distributes uniformly on the bottom nanowires array， which maximizes the exposed catalytic active sites and provides a larger contact area for electrolyte. Moreover， the porous hierarchy also accelerates hydrogen bubble’s release. As a result， the optimized H-Zn-NiCo-P shows high electrocatalytic activity in alkaline electrolyte （1 mol/L KOH）， with overpotentials of 59 and 156 mV at the current densities of 10 and 100 mA/cm²， respectively. The Tafel slope is 66 mV/dec and it shows excellent electrochemical stability. This research provides new ideas and solutions for the development of electrocatalysts with novel array structure.

Key words: Double-layer array, Porous structure, Electrocatalyst, Zn doping, Hydrogen evolution reaction

CLC Number:

O646

TrendMD:

WU Yaqiang, LIU Siming, JIN Shunjin, YAN Yongqing, WANG Zhao, CHEN Lihua, SU Baolian. Synthesis of Zn-Doped NiCoP Catalyst with Porous Double-layer Nanoarray Structure and Its Electrocatalytic Properties for Hydrogen Evolution[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(8): 2483.

Figures/Tables 10

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Catalyst	Mass loading/（mg·cm^-2）	η₁₀/mV	η₁₀₀/mV	Tafel slope/（mV·dec^-1）	Ref.
H?Zn?NiCo?P/NF?15	1.53	59	156	66	This work
NiCoP?CoP/NF	1.5	73	183	91.3	［16］
NC?CNT/CoP	1.5	120	225	73	［18］
Mo?NiCoP?3	2	76	148	60	［24］
NC_0.9F_0.1P HHAs/NF	—	122.5	198	54.36	［25］
S?NiCoP NW/CFP	1	120	172	63.3	［28］
N?NiCoP NWs/CFP	0.9	105.1	162.5	59.8	［29］
NiFe LDH@NiCoP/NF	2	120	320	88.2	［30］
NiCoP/NPC	—	80	150	48.9	［31］
Ni_0.7Co_0.3P	0.25	105	270	58	［32］
Co₂P?CC?0.6	0.6	80	185	80	［33］
Co_0.7Fe_0.3P₃ NAs	1.03	167	—	65.1	［34］
Cu@CoP/Cu	—	88	163	66.1	［35］
Al?CoP/NF	6.51	66	350	94	［36］

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NC?CNT/CoP	1.5	120	225	73	［18］
Mo?NiCoP?3	2	76	148	60	［24］
NC_0.9F_0.1P HHAs/NF	—	122.5	198	54.36	［25］
S?NiCoP NW/CFP	1	120	172	63.3	［28］
N?NiCoP NWs/CFP	0.9	105.1	162.5	59.8	［29］
NiFe LDH@NiCoP/NF	2	120	320	88.2	［30］
NiCoP/NPC	—	80	150	48.9	［31］
Ni_0.7Co_0.3P	0.25	105	270	58	［32］
Co₂P?CC?0.6	0.6	80	185	80	［33］
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