MoP optimizado con tungsteno pseudo-átomo único para una electrocatalisis de hidrógeno eficiente

La reacción de evolución de hidrógeno (HER) electroquímica en medio alcalino es de gran importancia para la conversión de energía renovable en combustible de hidrógeno. La mayoría de los catalizadores muestran un rendimiento limitado en HER en electrolitos alcalinos debido a la disociación ineficiente del agua para iniciar la reacción de Volmer. En este trabajo, informamos sobre nanopartículas de MoP optimizadas con tungsteno (W) diseminado atómicamente sobre óxido de grafeno dopado con N,P (W0.25Mo0.75P/PNC) que posee alta actividad con sobrepotenciales impresionantemente bajos (η = 70 mV@10 mA cm–2, η = 49 mV@10 mA mgcat.–1) en medio alcalino. El catalizador presenta átomos de W aislados atómicamente que pueden optimizar la estructura electrónica de la superficie al ocupar los sitios vacantes de Mo en la red de MoP, corroborado por espectros de absorción de rayos X, lo que lleva a una energía de adsorción de hidrógeno moderada en la superficie. El cálculo de primeros principios revela que los átomos de W diseminados atómicamente reducen efectivamente la energía de disociación del agua y facilitan la cinética de adsorción, lo que conduce a una alta actividad. Este trabajo propone un elegante principio de diseño basado en la estrategia de pseudo-átomo único para facilitar la electrocatalisis de hidrógeno.