Retracted: Phosphorus‐Rich Colloidal Cobalt Diphosphide (CoP₂) Nanocrystals for Electrochemical and Photoelectrochemical Hydrogen Evolution

Abstract

Developing earth‐abundant and efficient electrocatalysts for photoelectrochemical water splitting is critical to realizing a high‐performance solar‐to‐hydrogen energy conversion process. Herein, phosphorus‐rich colloidal cobalt diphosphide nanocrystals (CoP2 NCs) are synthesized via hot injection. The CoP2 NCs show a Pt‐like hydrogen evolution reaction (HER) electrocatalytic activity in acidic solution with a small overpotential of 39 mV to achieve −10 mA cm−2 and a very low Tafel slope of 32 mV dec−1. Density functional theory (DFT) calculations reveal that the high P content both physically separates Co atoms to prevent H from over binding to multiple Co atoms, while simultaneously stabilizing H adsorbed to single Co atoms. The catalytic performance of the CoP2 NCs is further demonstrated in a metal–insulator–semiconductor photoelectrochemical device consisting of bottom p‐Si light absorber, atomic layer deposition Al–ZnO passivation layers, and the CoP2 cocatalyst. The p‐Si/AZO/TiO2/CoP2 photocathode shows a photocurrent density of −16.7 mA cm−2 at 0 V versus reversible hydrogen electrode (RHE) and an output photovoltage of 0.54 V. The high performance and stability are attributed to the junction between p‐Si and AZO, the corrosion‐resistance of the pinhole‐free TiO2 protective layer, and the fast HER kinetics of the CoP2 NCs.

Die Atomlagenabscheidung von Cobaltphosphid zum Zwecke einer effizienten Wasserspaltung

“…Co-P/Si erreicht einen gesättigter Photostrom von etwa 32 mA cm À1 , was die Werte aus anderen Artikeln übertrifft (siehe Übersicht in Tabelle S3). [7,8,22] Die praktisch verzçgerungslose elektrische Reaktion auf getaktete Belichtung (Abbildung 4 (f)) zeigt, dass unsere mit ALD abgeschiedenen Co-P-Filme das Potential besitzen, als Co-Katalysator die photochemische Aktivität von Halbleitern zu erhçhen.…”

“…[7] Vor Kurzem synthetisierten Li et al P-reiches CoP 2 mittels einer Heißinjektionsmethode, das eine exzellente Aktivität für die HER zeigte. [8] Allerdings bleibt die kontrollierbare und homogene Abscheidung von ultradünnen TMP-Filmen auf komplexe dreidimensionalen (3D) Strukturen weiterhin eine große Herausforderung.…”

“…turnover frequency) für Co-P/FTO kann auf einen Wert von 0,08 s À1 (h = 100 mV) geschätzt werden, was ein hçherer Wert als für andere Kathoden aus der Literatur ist, wie man aus der Übersicht in Tabelle S2 sehen kann. [8,21] Des Weiteren, zeigte die Co-P/FTO-Elektrode gute Stabilität über einen Messzeitraum von 36 Stunden bei einer Stromdichte von 10 mA s À1 (Abbildung 4 (d)). Als Nächstes untersuchten wir die Eignung von auf p-B-Si-Wafern abgeschiedenen Co-P-Filmen (Co-P/Si) für die photoelektrochemische Wasser-…”

Size-dependent catalytic activity of cobalt phosphides for hydrogen evolution reaction

“…The effects of the TMPs particle size on the HER catalytic activity is rarely reported, possibly due to the challenges to synthesize TMP nanoparticles, in that TMP is of layered structure and nanosheets are thermally feasible morphology [16,28,29,33] . Up to now, only a few reports on CoP nanoparticles were found in literature and without exception, expensive organic precursors or end-capping regents were involved to control the particle size [34][35][36] .…”

Atomic Layer Deposition of Cobalt Phosphide for Efficient Water Splitting

“…[7] Recently, Li et al synthesized Prich CoP 2 via a hot-injection method, exhibiting excellent electrochemical activities for the HER. [8] However, the controllable and homogeneous deposition of an ultrathin TMP film on complex three-dimensional (3D) structures is still a great challenge.…”