Hollow Structure Derived Phosphide Nanosheets for Water Oxidation
原創(chuàng) 余軍老師課題組 eChemStore 2024年09月06日 09:30 北京
第一作者：董穎
通訊作者：余軍、木士春
通訊單位：武漢理工大學(xué)
Doi: 10.1002/smll.202406105
1. 全文速覽
在催化劑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中避免活性位點(diǎn)的堆積是實(shí)現(xiàn)活性氧析出反應(yīng)(OER)的一條很有前途的途徑。本文采用空心結(jié)構(gòu)的CoFe普魯士藍(lán)立方體(C-CoFe PBA)作為衍生載體，報(bào)道了具有更大比表面積的高效Ni2P-FeP4-Co2P催化劑。
2. 背景介紹
在多種二元LDH中，NiFe LDH具有較好的催化性能。然而，由于它們的低電導(dǎo)率和有限的活性位點(diǎn)，LDH的應(yīng)用受到限制。因此，需要合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高催化劑的導(dǎo)電性，避免LDH的自堆積。金屬有機(jī)骨架(MOFs)由于具有高比表面積、高孔隙率和豐富的活性金屬節(jié)點(diǎn)等優(yōu)異性能，被廣泛用作各種功能材料的分子平臺(tái)?？涛g后形成的空心結(jié)構(gòu)可以促進(jìn)電解質(zhì)和反應(yīng)物的擴(kuò)散，縮短電荷和離子的傳輸通道，從而優(yōu)化電導(dǎo)率。此外，將層狀氫氧化物轉(zhuǎn)化為磷化物可以大大提高了催化劑的導(dǎo)電性，重構(gòu)后形成的催化劑具有更高的比表面積，可以暴露更多的活性位點(diǎn)。
3. 本文亮點(diǎn)
CoFe PBA作為衍生載體來(lái)避免NiFe LDH的相互堆疊，豐富活性位點(diǎn)數(shù)目。將金屬有機(jī)框架進(jìn)行刻蝕和磷化操作，可以促進(jìn)電解質(zhì)和反應(yīng)物的擴(kuò)散，縮短電荷和離子的傳輸通道，優(yōu)化離子電導(dǎo)率。
4. 圖文解析
XRD和TEM表明制備的催化劑的相組成為Ni2P、FeP4和Co2P，內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)。
Ni2P-FeP4-Co2P具有優(yōu)異的OER性能，這主要與其空心立方結(jié)構(gòu)和金屬磷化物納米片有關(guān)。金屬磷化物大大提高了導(dǎo)電性；中空立方體結(jié)構(gòu)不僅增大了催化劑與電解質(zhì)溶液的接觸面積，促進(jìn)了電解質(zhì)的滲透和電荷的轉(zhuǎn)移，還提供了豐富的金屬活性位點(diǎn)，均有利于提高電化學(xué)催化活性。
磷化物Ni2P-FeP4-Co2P在OER過(guò)程中進(jìn)行了表面重構(gòu)，形成羥基氧化物作為實(shí)際的活性位點(diǎn)，促進(jìn)了OER過(guò)程。
5. 總結(jié)與展望
這項(xiàng)工作不僅合成了高效的磷化物納米片，而且在其成分和結(jié)構(gòu)方面為合成具有高效OER性能的過(guò)渡金屬催化劑提供了新的思路和方向。