Exfoliation of ultrathin FePS₃ layers as a promising electrocatalyst for the oxygen evolution reaction

Abstract

Few-layer ternary FePS3 nanosheets, prepared via chemical vapor transport synthesis and ball-milling exfoliation, exhibit excellent electrocatalytic performance for the oxygen evolution reaction in an alkaline medium. Combined with first principles calculations, our X-ray spectroscopy and HRTEM results clearly reveal that the introduction of in-plane defects in FePS3 layers after exfoliation and formation of a FePS3-FeOOH heterostructure during the OER process largely contribute to the catalytic activity enhancement.

Engineering Ternary Pyrite‐Type CoPS Nanosheets with an Ultrathin Porous Structure for Efficient Electrocatalytic Water Splitting

“…As shown in Figure 3a, an overpotential of 316 mV is required to obtain the current density of 10 mA cm À 2 for CoPS UPNSs, which is comparable to the commercial IrO 2 (300 mV) and better than that of bulk CoPS (357 mV), CoP (332 mV), and CoS 2 (375 mV). [12] Furthermore, EIS measurements were carried out for all catalysts to investigate the kinetics of the electrode reaction, as shown in Figure 3c. Such OER activity of the CoPS UPNSs electrode is even better than the Co-based catalysts and transition metal thiophosphates (for more details, see Table S1 in the Supporting Information) such as CoP/NCNHP (70 mV dec À 1 ), [26] Co 2 P/Co-foil (79 mV dec À 1 ), [32] CoPS@NPSÀ C (98 mV dec À 1 ), [16] and FePS 3 nanosheets (58 mV dec À 1 ).…”

“…[12][13][14]34,35] To get a deeper understanding of the OER process, a series of characterizations of CoPS UPNSs before and after OER were carried out, including XPS spectrum, Raman spectrum, XRD, and TEM. [12][13][14]34,35] To get a deeper understanding of the OER process, a series of characterizations of CoPS UPNSs before and after OER were carried out, including XPS spectrum, Raman spectrum, XRD, and TEM.…”

“…For example, Sun et al proposed the topotactic conversion preparation of various transition metal phosphides as water splitting electrocatalysts. [10][11][12][13][14] Density function theory (DFT) calculations have revealed that replacing S with the less electronegative P in the CoS 2 could tune the CoS 2 electronic structure to a more thermo-neutral hydrogen adsorption at the active sites and thus enhance HER activity. Very few catalysts can perform both HER and OER in wide pH ranges.…”

Metall‐Phosphor‐Trichalkogenide (MPCh3): von der Synthese zu aktuellen Energieanwendungen

“…Der Degradationsgrad kann vom verwendeten Medium abhängen. [21,22,37,40,42,43,45,47,65,67,68] In Analogie zur HER hat MPSe 3 -Volumenmaterial ein geringeres Onset-Potential als MPS n ,j edoch sind die Ausbeuten bei weitem nicht konkurrenzfähig,u nd die Stabilitäti st sehr mangelhaft. Die XPS-Untersuchung des BiPS 4 -Materials zeigte eine vollständige ¾nderung seiner Zusammensetzung unter Komplettverlust des P. [21] Die MPSe 3 -Materialien waren in alkalischen Medien weniger stabil als in sauren, wobei FePSe 3 und MnPSe 3 jedoch den anderen Verbindungen überlegen waren und deshalb als die beiden interessantesten Vertreter der untersuchten Reihe gelten (Abbildung 4i,j).…”

“…Die XPS-Untersuchung des BiPS 4 -Materials zeigte eine vollständige ¾nderung seiner Zusammensetzung unter Komplettverlust des P. [21] Die MPSe 3 -Materialien waren in alkalischen Medien weniger stabil als in sauren, wobei FePSe 3 und MnPSe 3 jedoch den anderen Verbindungen überlegen waren und deshalb als die beiden interessantesten Vertreter der untersuchten Reihe gelten (Abbildung 4i,j). [40] ¾hnlich wurde exfolierte NiPS 3 -Nanoblätter als effiziente und robuste Elektrokatalysatoren fürd ie OER (Abbildung 5a-c) mit einem geringen Onset-Potential von 250 mV und einer stabilen Leistung über mehr als 160 hbeschrieben. Die OER ist auch eine wichtige Halbreaktion in wiederaufladbaren Metall-Luft-Batterien und Brennstoffzellen.…”