High-Performance Electrocatalysis for Hydrogen Evolution Reaction Using Se-Doped Pyrite-Phase Nickel Diphosphide Nanostructures

ACS Catalysis

Volumn 5, Issue 11, 2015, Pages 6355-6361

  Zhuo, Junqiao ^a,b   Cabán Acevedo, Miguel ^a   Liang, Hanfeng ^a,c   Samad, Leith ^a   Ding, Qi ^a   Fu, Yongping ^a   Li, Meixian ^b   Jin, Song ^a  

^a UNIVERSITY OF WISCONSIN MADISON   (United States)

^b PEKING UNIVERSITY   (China)

^c XIAMEN UNIVERSITY   (China)

Author keywords

doping; electrocatalysis; hydrogen evolution reaction (HER); nickel diphosphide (NiP2); nickel diselenide (NiSe2); pyrite phase

Indexed keywords

CARBON; CARBON FIBERS; CATALYSIS; CATALYSTS; DOPING (ADDITIVES); ELECTROCATALYSIS; ELECTROCATALYSTS; HYDROGEN; NANOSTRUCTURES; NICKEL; PHOSPHORUS; PYRITES; SELENIUM COMPOUNDS; TRANSITION METAL COMPOUNDS;

CARBON FIBER PAPER; CATALYTIC EFFICIENCIES; DISELENIDE; ELECTROCATALYTIC CURRENT; ENERGY TECHNOLOGIES; HYDROGEN EVOLUTION REACTIONS; NANOSTRUCTURE SYNTHESIS; STRUCTURE MATERIALS;

CATALYST ACTIVITY;

EID: 84946716174     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acscatal.5b01657     Document Type: Article

References (60)

1. Turner, J. A. Science 2004, 305, 972-974 10.1126/science.1103197
2. Lewis, N. S.; Nocera, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 15729-15735 10.1073/pnas.0603395103
3. Gray, H. B. Nat. Chem. 2009, 1, 7-7 10.1038/nchem.141
4. Nocera, D. G. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 767-776 10.1021/ar2003013
5. Walter, M. G.; Warren, E. L.; McKone, J. R.; Boettcher, S. W.; Mi, Q.; Santori, E. A.; Lewis, N. S. Chem. Rev. 2010, 110, 6446-6473 10.1021/cr1002326
6. Faber, M. S.; Jin, S. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 3519-3542 10.1039/C4EE01760A
7. Zeng, M.; Li, Y. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 14942-14962 10.1039/C5TA02974K
8. Vesborg, P. C. K.; Seger, B.; Chorkendorff, I. J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 951-957 10.1021/acs.jpclett.5b00306
9. Morales-Guio, C. G.; Stern, L. A.; Hu, X. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 6555-6569 10.1039/C3CS60468C
10. Li, Y.; Wang, H.; Xie, L.; Liang, Y.; Hong, G.; Dai, H. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 7296-7299 10.1021/ja201269b
11. Morales-Guio, C. G.; Hu, X. Acc. Chem. Res. 2014, 47, 2671-2681 10.1021/ar5002022
12. Vrubel, H.; Merki, D.; Hu, X. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 6136-6144 10.1039/c2ee02835b
13. Wang, T.; Liu, L.; Zhu, Z.; Papakonstantinou, P.; Hu, J.; Liu, H.; Li, M. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 625-633 10.1039/C2EE23513G
14. Voiry, D.; Yamaguchi, H.; Li, J.; Silva, R.; Alves, D. C.; Fujita, T.; Chen, M.; Asefa, T.; Shenoy, V. B.; Eda, G.; Chhowalla, M. Nat. Mater. 2013, 12, 850-855 10.1038/nmat3700
15. Benck, J. D.; Hellstern, T. R.; Kibsgaard, J.; Chakthranont, P.; Jaramillo, T. F. ACS Catal. 2014, 4, 3957-3971 10.1021/cs500923c
16. Cheng, L.; Huang, W.; Gong, Q.; Liu, C.; Liu, Z.; Li, Y.; Dai, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 7860-7863 10.1002/anie.201402315
17. Lukowski, M. A.; Daniel, A. S.; English, C. R.; Meng, F.; Forticaux, A.; Hamers, R. J.; Jin, S. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2608-2613 10.1039/C4EE01329H
18. Lukowski, M. A.; Daniel, A. S.; Meng, F.; Forticaux, A.; Li, L.; Jin, S. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10274-10277 10.1021/ja404523s
19. Faber, M. S.; Dziedzic, R.; Lukowski, M. A.; Kaiser, N. S.; Ding, Q.; Jin, S. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 10053-10061 10.1021/ja504099w
20. Faber, M. S.; Lukowski, M. A.; Ding, Q.; Kaiser, N. S.; Jin, S. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 21347-21356 10.1021/jp506288w
21. Kong, D.; Cha, J. J.; Wang, H.; Lee, H. R.; Cui, Y. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 3553-3558 10.1039/c3ee42413h
22. Kong, D.; Wang, H.; Lu, Z.; Cui, Y. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4897-4900 10.1021/ja501497n
23. Wu, X.; Yang, B.; Li, Z.; Lei, L.; Zhang, X. RSC Adv. 2015, 5, 32976-32982 10.1039/C5RA01414J
24. Saadi, F. H.; Carim, A. I.; Velazquez, J. M.; Baricuatro, J. H.; McCrory, C. C. L.; Soriaga, M. P.; Lewis, N. S. ACS Catal. 2014, 4, 2866-2873 10.1021/cs500412u
25. Kong, D.; Wang, H.; Cha, J. J.; Pasta, M.; Koski, K. J.; Yao, J.; Cui, Y. Nano Lett. 2013, 13, 1341-1347 10.1021/nl400258t
26. Carim, A. I.; Saadi, F. H.; Soriaga, M. P.; Lewis, N. S. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 13835-13839 10.1039/C4TA02611J
27. Gong, F.; Xu, X.; Li, Z.; Zhou, G.; Wang, Z. S. Chem. Commun. 2013, 49, 1437-1439 10.1039/c2cc38621f
28. Zhang, H.; Yang, B.; Wu, X.; Li, Z.; Lei, L.; Zhang, X. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 1772-1779 10.1021/am507373g
29. Liang, H.; Li, L.; Meng, F.; Dang, L.; Zhuo, J.; Forticaux, A.; Wang, Z.; Jin, S. Chem. Mater. 2015, 27, 5702-5711 10.1021/acs.chemmater.5b02177
30. Chen, W. F.; Muckerman, J. T.; Fujita, E. Chem. Commun. 2013, 49, 8896-8909 10.1039/c3cc44076a
31. Cao, B.; Veith, G. M.; Neuefeind, J. C.; Adzic, R. R.; Khalifah, P. G. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 19186-19192 10.1021/ja4081056
32. Popczun, E. J.; Read, C. G.; Roske, C. W.; Lewis, N. S.; Schaak, R. E. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 5427-5430 10.1002/anie.201402646
33. Feng, L.; Vrubel, H.; Bensimon, M.; Hu, X. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 5917-5921 10.1039/c4cp00482e
34. Wang, T.; Du, K.; Liu, W.; Zhu, Z.; Shao, Y.; Li, M. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 4368-4373 10.1039/C4TA06651K
35. Popczun, E. J.; McKone, J. R.; Read, C. G.; Biacchi, A. J.; Wiltrout, A. M.; Lewis, N. S.; Schaak, R. E. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 9267-9270 10.1021/ja403440e
36. Kibsgaard, J.; Jaramillo, T. F. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 14433-14437 10.1002/anie.201408222
37. Jiang, P.; Liu, Q.; Sun, X. Nanoscale 2014, 6, 13440-13445 10.1039/C4NR04866K
38. Xiao, P.; Sk, M. A.; Thia, L.; Ge, X.; Lim, R. J.; Wang, J.-Y.; Lim, K. H.; Wang, X. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2624-2629 10.1039/C4EE00957F
39. Callejas, J. F.; McEnaney, J. M.; Read, C. G.; Crompton, J. C.; Biacchi, A. J.; Popczun, E. J.; Gordon, T. R.; Lewis, N. S.; Schaak, R. E. ACS Nano 2014, 8, 11101-11107 10.1021/nn5048553
40. McEnaney, J. M.; Crompton, J. C.; Callejas, J. F.; Popczun, E. J.; Biacchi, A. J.; Lewis, N. S.; Schaak, R. E. Chem. Mater. 2014, 26, 4826-4831 10.1021/cm502035s
41. McEnaney, J. M.; Chance Crompton, J.; Callejas, J. F.; Popczun, E. J.; Read, C. G.; Lewis, N. S.; Schaak, R. E. Chem. Commun. 2014, 50, 11026-11028 10.1039/C4CC04709E
42. Hansen, M. H.; Stern, L. A.; Feng, L.; Rossmeisl, J.; Hu, X. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 10823-10829 10.1039/C5CP01065A
43. Scanlon, M. D.; Bian, X.; Vrubel, H.; Amstutz, V.; Schenk, K.; Hu, X.; Liu, B.; Girault, H. H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 2847-2857 10.1039/c2cp44522k
44. Vrubel, H.; Hu, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 12703-12706 10.1002/anie.201207111
45. Faber, M. S.; Park, K.; Cabán-Acevedo, M.; Santra, P. K.; Jin, S. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 1843-1849 10.1021/jz400642e
46. Karunadasa, H. I.; Montalvo, E.; Sun, Y.; Majda, M.; Long, J. R.; Chang, C. J. Science 2012, 335, 698-702 10.1126/science.1215868
47. Jaramillo, T. F.; Jorgensen, K. P.; Bonde, J.; Nielsen, J. H.; Horch, S.; Chorkendorff, I. Science 2007, 317, 100-102 10.1126/science.1141483
48. Kibsgaard, J.; Jaramillo, T. F.; Besenbacher, F. Nat. Chem. 2014, 6, 248-253 10.1038/nchem.1853
49. Cabán-Acevedo, M.; Stone, M. L.; Schmidt, J. R.; Thomas, J. G.; Ding, Q.; Chang, H. C.; Tsai, M. L.; He, J. H.; Jin, S. Nat. Mater. 2015, http://dx.doi.org/10.1038/nmat4410.
50. Donohue, P. C.; Bither, T. A.; Young, H. S. Inorg. Chem. 1968, 7, 998-1001 10.1021/ic50063a031
51. Kucernak, A. R. J.; Naranammalpuram Sundaram, V. N. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 17435-17445 10.1039/C4TA03468F
52. Wang, D. Y.; Gong, M.; Chou, H. L.; Pan, C. J.; Chen, H. A.; Wu, Y.; Lin, M. C.; Guan, M.; Yang, J.; Chen, C. W.; Wang, Y. L.; Hwang, B. J.; Chen, C. C.; Dai, H. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 1587-1592 10.1021/ja511572q
53. Gong, Q.; Cheng, L.; Liu, C.; Zhang, M.; Feng, Q.; Ye, H.; Zeng, M.; Xie, L.; Liu, Z.; Li, Y. ACS Catal. 2015, 5, 2213-2219 10.1021/cs501970w
54. Zhang, X.; Meng, F.; Mao, S.; Ding, Q.; Shearer, M. J.; Faber, M. S.; Chen, J.; Hamers, R. J.; Jin, S. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 862-868 10.1039/C4EE03240C
55. Xu, K.; Wang, F.; Wang, Z.; Zhan, X.; Wang, Q.; Cheng, Z.; Safdar, M.; He, J. ACS Nano 2014, 8, 8468-8476 10.1021/nn503027k
56. Xia, X.; Chao, D.; Qi, X.; Xiong, Q.; Zhang, Y.; Tu, J.; Zhang, H.; Fan, H. J. Nano Lett. 2013, 13, 4562-4568 10.1021/nl402741j
57. Foecker, A. J.; Jeitschko, W. J. Solid State Chem. 2001, 162, 69-78 10.1006/jssc.2001.9342
58. Vogt, H.; Chattopadhyay, T.; Stolz, H. J. J. Phys. Chem. Solids 1983, 44, 869-873 10.1016/0022-3697(83)90124-5
59. Cabán-Acevedo, M.; Kaiser, N. S.; English, C. R.; Liang, D.; Thompson, B. J.; Chen, H. E.; Czech, K. J.; Wright, J. C.; Hamers, R. J.; Jin, S. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 17163-17179 10.1021/ja509142w
60. Merki, D.; Vrubel, H.; Rovelli, L.; Fierro, S.; Hu, X. Chem. Sci. 2012, 3, 2515 10.1039/c2sc20539d