Metalloporphyrin/Multi-walled Carbon Nanotubes Composites for Electrocatalytic Hydrogen Evolution Reaction

doi:10.7503/cjcu20240529

Abstract

Abstract:

In this paper， 5，10，15，20-tetraphenylporphyrin（TPP） complexes of transition metals（MTPP， M=Co， Cu， Mn， Ni， Fe） were prepared and the metalloporphyrin/multi-walled carbon nanotubes composites（MTPP/ MWCNTs） for electrocatalytic hydrogen evolution reaction（HER） were fabricated by non-covalent interactions. The results showed that the composite CoTPP/MWCNTs exhibited the best electrocatalytic HER performance when the loading amount（mass fraction） of metalloporphyrin was 10%. The ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy（UV-Vis DRS） and X-ray photoelectron spectroscopy（XPS） results showed that there are strong π-π interactions between the metalloporphyrin and the multi-walled carbon nanotubes. The catalytic activities of MTPP/MWCNTs follows the order of Co>Cu>Mn>Ni>Fe. Among them， the CoTPP/MWCNTs shows an overpotential of 631 mV at the current density of 10 mA/cm²， the smallest Tafel slope（161.3 mV/dec） and charge transfer resistance（10.3 Ω）， suggesting the utilization of the non-covalent combination of metalloporphyrin with multi-walled carbon nanotubes is an effective way to construct composite electrocatalysts.

Key words: Metalloporphyrin, Multi-walled carbon nanotubes, Noncovalent interaction, Electrocatalysis, Hydrogen evolution reaction

CLC Number:

O646.5

TrendMD:

LIU Zhaozhen, YAO Yanfang, FANG Kun, LYU Yunrui, YE Yong, LIU Haiyang. Metalloporphyrin/Multi-walled Carbon Nanotubes Composites for Electrocatalytic Hydrogen Evolution Reaction[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(5): 20240529.

Figures/Tables 8

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