Síntese controlada de fase e composição de nanoesferas ocas de sulfureto de cobalto para a divisão electrocatalítica de água – Nanoescala (RSC Publishing)

Desenvolver electrocatalisadores baratos, altamente eficientes e estáveis para reacções de evolução tanto de oxigénio como de hidrogénio (OER e HER) é extremamente significativo para realizar a implementação em larga escala da tecnologia de divisão de água. Aqui, relatamos a síntese controlada de fase e composição de nanoesferas ocas de sulfeto de cobalto (CoSx) e suas eficiências catalíticas para reações de evolução de hidrogênio e oxigênio em meios alcalinos. Três compostos CoSx, ou seja, Co9S8, Co3S4 e CoS2 HNSs, foram sintetizados com precisão através do simples ajuste da razão molar do dissulfeto de carbono ao acetato de cobalto usando uma estratégia baseada em solução fácil. Os resultados eletroquímicos revelam que os CoS2 HNSs CO9S8 e Co3S4 HNSs em 1,0 M KOH, com sobrepotenciais de 290 mV para o OER e 193 mV para o HER a 10 mA cm-2, e as inclinações Tafel correspondentes de 57 e 100 mV dec-1, respectivamente. Além disso, os CoS2 HNS apresentam uma durabilidade catalítica notável a longo prazo, que é mesmo superior aos catalisadores de metal precioso de RuO2 e Pt/C. Além disso, um eletrolítico alcalino montado usando CoS2 HNSs como materiais anódicos e catódicos pode alcançar 10 mA cm-2 a uma baixa tensão de célula de 1,54 V a 60 °C com uma eficiência faradaica de 100% para a divisão total da água. Uma análise mais aprofundada demonstra que a morfologia da superfície, a estrutura cristalográfica e o ambiente de coordenação dos locais ativos Con+ em combinação determinam as atividades HER/OER na série CoSx binária sintetizada, o que proporcionaria uma visão do projeto racional dos calcogenetos metálicos de transição para a eletrocatálise altamente eficiente de hidrogênio e oxigênio.