Solvothermal Synthesis of 2D Metallic Transition Metal Disulfides for Efficient Electrocatalytic Hydrogen Evolution

doi:10.7503/cjcu20200454

Abstract

Abstract:

Different kinds of transition metal disulfides（TMDCs） were prepared via solvothermal method. The morphologic structure of TMDCs were controlled by tuning the injecting rates of the reaction precursor. The crystallization of the products could be improved by annealing treatment at high-temperature， and thus impro-ving the electrocatalytic activity of TMDC catalyst. The results of electrocatalytic hydrogen evolution in acidic electrolyte show that the metallic "flower-like" niobium disulfide（NbS₂） exhibits excellent catalytic activity and stability. It possess a small overpotential of only 146 mV to achieve a current density of 10 mA/cm². The current density almost shows no decays after 24 h continuous working at 10 mA/cm². The excellent performance of NbS₂ catalyst is attributed to the "flower-like" structure that can expose abundant active sites， and to the improvement of electrical conductivity and material quality after annealing treatment.

Key words: 2D Material, NbS₂, Solvothermal synthesis, Electrocatalytic hydrogen evolution, Current density

CLC Number:

O646

TrendMD:

YU Qiangmin, ZHANG Zhiyuan, LUO Yuting, LI Yang, CHENG Huiming, LIU Bilu. Solvothermal Synthesis of 2D Metallic Transition Metal Disulfides for Efficient Electrocatalytic Hydrogen Evolution[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(2): 654.

Figures/Tables 7

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Sample	Synthesis method	Morphologic structure	Overpotential/V at 10 mA/cm²	Production rate/ (mg·h^-1)	Ref.
MX₂(M =V, Nb,Ta; X=S, Se, Te)	CVT	Hexagon	0.60―1.00	ca. 10²	[33]
TaS₂	CVT	Nanosheets	0.30	10¹―10²	[34]
1T?TaS₂ 2H?TaS₂	CVT	Hexagon	0.80 1.00	10¹―10²	[35]
2H?TaS₂	CVT	Hexagon	0.55	10¹―10²	[36]
2H?TaS₂	CVD	Hexagon	0.06―0.16	10^-3―10^-1	[24]
NbS₂	CVD	Nanoflakes	0.16	10^-3―10^-1	[37]
1T?TaS₂	CVD	Hexagon	0.205	10^-3―10^-1	[38]
2H?NbS₂	CVD	Hexagon	0.050	10^-3―10^-1	[22]
2H?MoS₂	Solvothermal	Flower?like	0.087	10¹―10²	[39]
2H?NbS₂ 2H?VS₂	Solvothermal	Flower?like	0.146 0.148	10¹―10²	This work
2H?MoS₂	Solvothermal	Flower?like	0.201	10¹―10²	This work

Sample	Synthesis method	Morphologic structure	Overpotential/V at 10 mA/cm²	Production rate/ (mg·h^-1)	Ref.
MX₂(M =V, Nb,Ta; X=S, Se, Te)	CVT	Hexagon	0.60―1.00	ca. 10²	[33]
TaS₂	CVT	Nanosheets	0.30	10¹―10²	[34]
1T?TaS₂ 2H?TaS₂	CVT	Hexagon	0.80 1.00	10¹―10²	[35]
2H?TaS₂	CVT	Hexagon	0.55	10¹―10²	[36]
2H?TaS₂	CVD	Hexagon	0.06―0.16	10^-3―10^-1	[24]
NbS₂	CVD	Nanoflakes	0.16	10^-3―10^-1	[37]
1T?TaS₂	CVD	Hexagon	0.205	10^-3―10^-1	[38]
2H?NbS₂	CVD	Hexagon	0.050	10^-3―10^-1	[22]
2H?MoS₂	Solvothermal	Flower?like	0.087	10¹―10²	[39]
2H?NbS₂ 2H?VS₂	Solvothermal	Flower?like	0.146 0.148	10¹―10²	This work
2H?MoS₂	Solvothermal	Flower?like	0.201	10¹―10²	This work