Kobalt-eingebettete stickstoffreiche Kohlenstoffnanoröhren katalysieren die Wasserstoffentwicklungsreaktion effizient bei allen pH-Werten

Zusammenfassung Trotz technischer Möglichkeiten ist das Spalten von Wasser zur Wasserstofferzeugung immer noch praktisch nicht machbar, hauptsächlich aufgrund des Fehlens nachhaltiger und effizienter Katalysatoren für die beteiligten Halbreaktionen. Hier berichten wir über die Synthese von kobalt-eingebetteten stickstoffreichen Kohlenstoffnanoröhren (NRCNTs), die 1) die Wasserstoffentwicklungsreaktion (HER) effizient elektrokatalysieren können, mit Aktivitäten, die nahe an die von Pt herankommen, und 2) sowohl in sauren, neutralen als auch basischen Medien gut funktionieren, was es ihnen ermöglicht, mit den besten verfügbaren sauerstoffentwickelnden Katalysatoren gekoppelt zu werden - die ebenfalls eine entscheidende Rolle in der Gesamtreaktion zur Wasserstoffspaltung spielen. Die Materialien werden durch einen einfachen, leicht skalierbaren Syntheseweg hergestellt, der die thermische Behandlung von Co2+-eingebettetem graphitischem Kohlenstoffnitrit umfasst, das aus kostengünstigen Ausgangsmaterialien (Dicyandiamid und CoCl2) gewonnen wird. Die effiziente katalytische Aktivität der Materialien wird hauptsächlich auf ihre Stickstoffdotierungen und begleitenden strukturellen Defekte zurückgeführt.