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探索非贵金属材料作为电解水的双功能催化剂 ， 对于氢能的开发利用具有重要意义 。 在此 ， 通过水热和磷化策略开发了一种位于泡沫镍上的花枝叶状磷化物/氧化物非均相电催化剂（CoP/P-NiO/NF） 。 得益于P-NiO上H2O分子的强解离能力和中间H物质在CoP上的合适吸附 ， 最佳CoP/P-NiO/NF在电流密度为10 mA cm-时表现出优异的性能 ， 具有52 mV的低过电位-如图2所示 ， 析氢反应(HER)的较小Tafel斜率为73.6 mV dec-1 。 同时 ， CoP/P-NiO/NF在100mA cm-2时指示出265 mV ， Tafel斜率为101.8 mV dec-1用于析氧反应(OER) ， 这是由于Ni2+、Co2+和Co3+之间电子的最佳再分配有利于吸附/氧中间体的解吸 。 HER和OER在32小时内均表现出稳健的稳定性而没有下降 。 用于整体碱性水分解的相应双电极系统在100 mA cm-2下需要1.6 V的低电压 ， 具有长稳定性（20 h） ， 远低于RuO2-Pt/C和许多其他报道的非贵金属金属电催化剂 。 这项工作表明协同效应和形态工程在增强电催化性能中起着至关重要的作用 。
中国石油大学
图形概要
开发了一种位于泡沫镍（CoP/P-NiO/NF）上的花枝叶形磷化物/氧化物非均相电催化剂 ， 作为OER/HER的高效双功能电催化剂 。 使用CoP/P-NiO/NF在双电极配置上的整体碱性水分解需要100 mA cm-2时1.6 V的低电压 ， 优于许多其他最先进的地球丰富的电催化剂 。
关键词
多孔磷化物/氧化物异质纳米片
协同效应
形态工程
双功能电催化剂
整体碱性水分解
一、简介
电解水制氢最近被认为是最有前途的连续大量生产高纯度氢气的方法 。 位于阴极和阳极上的催化材料可以有效降低能耗 ， 提高效率 。 然而 ， 具有高活性的贵金属催化剂对于大规模开发和应用来说是昂贵的 。 因此 ， 开发高性能的非贵金属材料对于促进水的电解具有重要意义 。
在过去的几年中 ， 过渡金属基材料 ， 如磷化物、硫化物、硒化物、氧化物和氢氧化物 ， 被视为用于析氢反应（HER）和析氧反应（OER）的有前途的电极材料 。 其中 ， 过渡金属磷化物（TMPs）由于磷的高电负性、质子捕获位点以及P位点对反应中间体的吸附位点 ， 对HER表现出优异的电化学性能 。 然而 ， 由于HER和OER所需的活性位点不同 ， 大多数TMP仅限于单一的HER工艺 。 因此 ， 探索用于整体水分解的双功能磷化物电催化剂具有重要意义和挑战性 。 最近 ， Teng及其同事报道了CoP纳米框架作为HER和OER的双功能催化剂 。 在阳极电化学处理下 ， CoP表面磷酸化和形成无定形金属羟基氧化物壳赋予了增强的OER活性 。 为了进一步提高电化学性能 ， 将其他原子或化合物引入CoP是一种有效的策略 。 由于多种组分之间的协同作用和界面处加速的电荷转移 ， 复合材料通常表现出比单一CoP更高的电催化性能 。 得益于活性位点的电子转移能力和电子密度 ， 异质结在引发本征电催化活性方面引起了广泛关注 。 Jiao等人通过界面工程构建了V-CoP@a-CeO2 ， 以增加作为活性位点的Co原子的电子密度 ， 优化吸附OH*解离H的能垒 ， 从而协同促进整体碱性水分解 。 Pan等人通过选择性磷化和还原策略制备CoP/Mn3O4 ， 显示出互穿的Mn-O-Co-P界面 ， 使CoP和Mn3O4之间产生强电子耦合效应 ， 提高电荷转移和电催化HER/OER活性 。 因此 ， 金属氧化物与CoP异质结的原位耦合效应在加速电催化活性方面起着至关重要的作用 。 值得注意的是 ， 稳定、广泛和低成本的NiO对OH-具有很强的吸附能力 ， 有利于水的解离 ， 但缺乏氢吸附限制了其固有的HER活性 。 具有多孔结构和强界面效应的CoP-NiO异质结的合理设计可以使比表面积和足够的活性位点在整体碱性水分解中获得更高的HER和OER电催化性能 。
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