journal article·2017-08Open access

Strategies for developing transition metal phosphides as heterogeneous electrocatalysts for water splitting

Yang Wang, Biao Kong, Dongyuan Zhao, Huanting Wang, Cordelia Selomulya

Nano Today· Volume 15

Abstract

Transition metal phosphides (TMPs), as non-precious metal compounds, have attracted growing interest as heterogeneous electrocatalysts for overall water splitting. They have been studied as robust catalysts for hydrogen evolution reaction (HER) at a wide pH range. In particular, Fe, Co, Ni-based phosphides also showed high performance for oxygen evolution reaction (OER) in alkaline solutions. This review focuses on the strategies developed for preparing TMPs with enhanced HER or OER performance. These strategies include tuning the stoichiometric ratio of metal and phosphorous, hetero-atom doping or alloying, forming nano-carbon/TMPs hybrids and engineering special structures by modifying surface wettability, forming hetero-structure interfaces and generating porous structures. In terms of elemental doping strategy, the reported performance of Fe, Co, Ni-based alloying phosphides as bifunctional catalysts for both HER and OER are also summarized. Finally, the challenges and perspectives for TMPs in water splitting application are briefly discussed.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Electrocatalysts for Energy Conversion · Electrochemical Analysis and Applications · Advanced battery technologies research

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

References (100+)

Show source-provided references
1. Ma · Energy Environ. Sci. · 2016 · 9 · 86210.1039/C5EE03772G ↗
2. Yang · Energy Environ. Sci. · 2016 · 9 · 129910.1039/C5EE03633J ↗
3. Lai · Energy Environ. Sci. · 2016 · 9 · 205310.1039/C6EE00603E ↗
4. Zhang · Energy Environ. Sci. · 2016 · 9 · 200510.1039/C6EE00615A ↗
5. Kim · Energy Environ. Sci. · 2016 · 9 · 224910.1039/C6EE00815A ↗
6. Choi · Energy Environ. Sci. · 2016
7. Jiang · Energy Environ. Sci. · 2016 · 9 · 143010.1039/C5EE03262H ↗
8. Liu · Energy Environ. Sci. · 2016 · 9 · 122910.1039/C5EE03699B ↗
9. Chae · Energy Environ. Sci. · 2016 · 9 · 125110.1039/C6EE00023A ↗
10. Li · Energy Environ. Sci. · 2016 · 9 · 199810.1039/C6EE00104A ↗
11. Tan · Energy Environ. Sci. · 2016 · 9 · 178310.1039/C6EE00550K ↗
12. Zhao · Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. · 2012 · 109 · 1956910.1073/pnas.1210315109 ↗
13. Zhu · Acc. Chem. Res. · 2017 · 50 · 91510.1021/acs.accounts.6b00635 ↗
14. Jiao · Nat. Energy · 2016 · 1 · 1613010.1038/nenergy.2016.130 ↗
15. Bayatsarmadi · Small · 2016 · 12 · 370310.1002/smll.201601131 ↗
16. Zhu · Adv. Energy Mater. · 2017
17. Duan · ACS Catal. · 2015 · 5 · 520710.1021/acscatal.5b00991 ↗
18. Chhetri · Energy Environ. Sci. · 2016 · 9 · 9510.1039/C5EE02521D ↗
19. Staszak-Jirkovsky · Nat. Mater. · 2016 · 15 · 19710.1038/nmat4481 ↗
20. Carim · J. Mater. Chem. A · 2014 · 2 · 1383510.1039/C4TA02611J ↗
21. Zhu · Adv. Mater. · 2015 · 27 · 475210.1002/adma.201501969 ↗
22. Lee · ACS Nano · 2016 · 10 · 62410.1021/acsnano.5b05652 ↗
23. Tang · Angew. Chem. Int. Ed. · 2015 · 54 · 935110.1002/anie.201503407 ↗
24. Wang · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2016 · 8 · 1938610.1021/acsami.6b03392 ↗
25. Esposito · J. Am. Chem. Soc. · 2012 · 134 · 302510.1021/ja208656v ↗
26. Lu · ACS Nano · 2017
27. Pan · Chem. Commun. · 2014 · 50 · 1313510.1039/C4CC05698A ↗
28. Xie · Chem. Sci. · 2014 · 5 · 461510.1039/C4SC02019G ↗
29. Cao · J. Am. Chem. Soc. · 2013 · 135 · 1918610.1021/ja4081056 ↗
30. Yan · Angew. Chem. Int. Ed. · 2015 · 54 · 632510.1002/anie.201501419 ↗
31. Kuang · Adv. Funct. Mater. · 2016 · 26 · 855510.1002/adfm.201604804 ↗
32. Zhu · Angew. Chem. Int. Ed. · 2017 · 56 · 132410.1002/anie.201610413 ↗
33. Wang · Nat. Commun. · 2015 · 6 · 726110.1038/ncomms8261 ↗
34. Vasileff · Nanoscale Horiz. · 2016 · 1 · 4110.1039/C5NH00002E ↗
35. Laursen · Energy Environ. Sci. · 2015 · 8 · 102710.1039/C4EE02940B ↗
36. Ma · RSC Adv. · 2016 · 6 · 967210.1039/C5RA24427G ↗
37. Tian · J. Mater. Chem. A · 2016 · 4 · 1301110.1039/C6TA05503F ↗
38. Li · Nat. Commun. · 2016 · 7 · 1120410.1038/ncomms11204 ↗
39. Xu · J. Am. Chem. Soc. · 2017 · 139 · 528510.1021/jacs.7b00165 ↗
40. Zhong · Adv. Sci. · 2016 · 310.1002/advs.201500286 ↗
41. Lv · J. Mater. Chem. A · 2016 · 4 · 1333610.1039/C6TA04329A ↗
42. Chen · Angew. Chem. Int. Ed. · 2012 · 51 · 613110.1002/anie.201200699 ↗
43. Xu · J. Am. Chem. Soc. · 2015 · 137 · 411910.1021/ja5119495 ↗
44. Yu · ACS Catal. · 2017 · 7 · 205210.1021/acscatal.6b03132 ↗
45. Chen · Angew. Chem. Int. Ed. · 2015 · 54 · 1471010.1002/anie.201506480 ↗
46. Zhang · Angew. Chem. Int. Ed. · 2016 · 55 · 867010.1002/anie.201604372 ↗
47. Wang · Chem. Commun. · 2016 · 52 · 1261410.1039/C6CC06608A ↗
48. Jiang · Inorg. Chem. Front. · 2016 · 3 · 63010.1039/C5QI00232J ↗
49. Jia · Adv. Energy Mater. · 2016 · 6
50. McEnaney · Chem. Commun. · 2014 · 50 · 1102610.1039/C4CC04709E ↗
51. Han · Adv. Funct. Mater. · 2015 · 25 · 389910.1002/adfm.201501390 ↗
52. Chen · Adv. Funct. Mater. · 2016 · 26 · 331410.1002/adfm.201505626 ↗
53. Faber · J. Phys. Chem. C · 2014 · 118 · 2134710.1021/jp506288w ↗
54. Zhuo · ACS Catal. · 2015 · 5 · 635510.1021/acscatal.5b01657 ↗
55. Zhu · J. Mater. Chem. A · 2016 · 4 · 716910.1039/C6TA01328G ↗
56. Xie · J. Am. Chem. Soc. · 2013 · 135 · 1788110.1021/ja408329q ↗
57. Xiao · Energy Environ. Sci. · 2014 · 7 · 262410.1039/C4EE00957F ↗
58. Liu · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 1487110.1021/ja0540019 ↗
59. Jin · Green Chem. · 2016 · 18 · 145910.1039/C5GC02462E ↗
60. Xiao · Adv. Energy Mater. · 2015 · 5
61. Callejas · Chem. Mater. · 2016 · 28 · 601710.1021/acs.chemmater.6b02148 ↗
62. Shi · Chem. Soc. Rev. · 2016 · 45 · 152910.1039/C5CS00434A ↗
63. Anantharaj · ACS Catal. · 2016 · 6 · 806910.1021/acscatal.6b02479 ↗
64. Strmcnik · Nano Energy · 2016 · 29 · 2910.1016/j.nanoen.2016.04.017 ↗
65. Huang · Nano Energy · 2014 · 9 · 37310.1016/j.nanoen.2014.08.013 ↗
66. Morales-Guio · Chem. Soc. Rev. · 2014 · 43 · 655510.1039/C3CS60468C ↗
67. Man · ChemCatChem · 2011 · 3 · 115910.1002/cctc.201000397 ↗
68. Rossmeisl · Chem. Phys. · 2005 · 319 · 17810.1016/j.chemphys.2005.05.038 ↗
69. Cui · Energy Environ. Sci. · 2016 · 9 · 12310.1039/C5EE03316K ↗
70. Xiao · Adv. Funct. Mater. · 2016 · 26 · 351510.1002/adfm.201505302 ↗
71. Prabu · Nanoscale · 2014 · 6 · 317310.1039/c3nr05835b ↗
72. Ping · Adv. Mater. · 2016 · 28 · 764010.1002/adma.201601019 ↗
73. Zhou · Energy Environ. Sci. · 2013 · 6 · 292110.1039/c3ee41572d ↗
74. Zhang · Chem. Mater. · 2016 · 28 · 693410.1021/acs.chemmater.6b02610 ↗
75. Wu · Adv. Funct. Mater. · 2016 · 26 · 483910.1002/adfm.201601315 ↗
76. Yan · Small · 2016 · 12 · 297510.1002/smll.201600332 ↗
77. Chen · Nano Lett. · 2016 · 16 · 758810.1021/acs.nanolett.6b03458 ↗
78. Stern · Energy Environ. Sci. · 2015 · 8 · 234710.1039/C5EE01155H ↗
79. Li · Electrochim. Acta · 2016 · 220 · 53610.1016/j.electacta.2016.10.138 ↗
80. Vrubel · Chem. Commun. · 2013 · 49 · 898510.1039/c3cc45416a ↗
81. Zhu · Adv. Funct. Mater. · 2015 · 25 · 733710.1002/adfm.201503666 ↗
82. Tung · Nat. Commun. · 2015 · 6 · 810610.1038/ncomms9106 ↗
83. Xing · Adv. Mater. · 2014 · 26 · 570210.1002/adma.201401692 ↗
84. Prins · Catal. Lett. · 2012 · 142 · 141310.1007/s10562-012-0929-7 ↗
85. Callejas · Chem. Mater. · 2015 · 27 · 376910.1021/acs.chemmater.5b01284 ↗
86. Popczun · J. Am. Chem. Soc. · 2013 · 135 · 926710.1021/ja403440e ↗
87. Wu · J. Power Sources · 2016 · 328 · 55110.1016/j.jpowsour.2016.08.050 ↗
88. Wu · J. Mater. Chem. A · 2016
89. Son · Chem. Commun. · 2016 · 52 · 281910.1039/C5CC09832G ↗
90. Liang · Nano Lett. · 2016 · 16 · 771810.1021/acs.nanolett.6b03803 ↗
91. Duan · ACS Nano · 2016 · 10 · 873810.1021/acsnano.6b04252 ↗
92. Read · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2016 · 8 · 1279810.1021/acsami.6b02352 ↗
93. Liu · Appl. Surf. Sci. · 2016 · 383 · 27610.1016/j.apsusc.2016.04.190 ↗
94. An · J. Mater. Chem. A · 2016 · 4 · 1343910.1039/C6TA05022K ↗
95. Kucernak · J. Mater. Chem. A · 2014 · 2 · 1743510.1039/C4TA03468F ↗
96. Jiang · Nanoscale · 2014 · 6 · 1344010.1039/C4NR04866K ↗
97. Pan · J. Mater. Chem. A · 2015 · 3 · 165610.1039/C4TA04867A ↗
98. Jin · J. Mater. Chem. A · 2016 · 4 · 1092510.1039/C6TA03028A ↗
99. Yang · J. Alloys Compd. · 2011 · 509 · 16510.1016/j.jallcom.2010.09.018 ↗
100. Pu · Nanoscale · 2016 · 8 · 850010.1039/C6NR00820H ↗