ZIF-derived cobalt sulfides embedded on nitrogen-doped carbon frameworks for efficient hydrogen evolution reaction

Joon Soo Rhie; Ha Huu Do; Soo Young Kim

doi:https://doi.org/10.1007/s13391-024-00502-2

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저자정보: Joon Soo Rhie (Korea University) Ha Huu Do (Nguyen Tat Thanh University) Soo Young Kim (Korea University)

저널정보: 대한금속·재료학회 Electronic Materials Letters Electronic Materials Letters Vol.20 No.5

발행연도: 2024.9

수록면: 639 - 647 (9page)

DOI: https://doi.org/10.1007/s13391-024-00502-2

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The development of Efficient and durable catalysts for the hydrogen evolution reaction (HER) is essential for sustainableenergy research. Cobalt sulfi des (CoS x ) have attracted signifi cant interest as prospective catalysts for the HER owing totheir promising catalytic activity and high stability. In this study, CoS x nanocrystals embedded in nitrogen-doped carbonframeworks (NC) are fabricated using a zeolite imidazole framework precursor via a two-step pyrolysis-sulfurization process,followed by combination with carbon black (CB) to create CoS x -NC/CB as an Efficient electrocatalyst for the HER. Interestingly, this catalyst displays a higher HER activity than that of the investigated materials, with an overpotentialof 282 mV at a current density of 10 mA cm − 2 , along with a Tafel slope of 57.6 mV dec − 1 in an acidic solution. Thisperformance is attributed to the synergistic eff ect of CoS x nanoparticles, nitrogen-doped carbon, and highly conductiveCB, which improves the number of active sites, electron transfer, and electrochemical surface area. This outcome hassignifi cant potential for the development of economically viable catalysts for water splitting.

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