【原文鏈接】
背景介紹
氫作為一種清潔、高效且多功能的能源載體已被廣泛認(rèn)可，電解水制氫則被認(rèn)為是最具潛力的技術(shù)之一。然而，傳統(tǒng)貴金屬催化劑的高成本限制了其商業(yè)可行性。因此，迫切需要開發(fā)成本低、催化活性高且穩(wěn)定性優(yōu)良的電催化劑來替代傳統(tǒng)的鉑/碳催化劑在水電解中的應(yīng)用。針對(duì)這一問題，過渡金屬磷化物（TMPs）作為一種有前景的替代材料備受關(guān)注，它具有豐富的儲(chǔ)量、獨(dú)特的d軌道結(jié)構(gòu)以及較低的吉布斯吸附能。但是，大多數(shù)TMPs催化劑在高電流密度條件下的性能存在一定的局限性，這對(duì)于提高其工業(yè)應(yīng)用的適用性構(gòu)成了挑戰(zhàn)。
成果簡(jiǎn)介
上海大學(xué)趙玉峰課題組制備了一種在高電流密度下具有優(yōu)異析氫性能的微量Mo摻雜NiCoP納米針電催化劑，該催化劑的構(gòu)建基于泡沫鎳，并創(chuàng)新地將梯度升溫水熱和磷化工藝相結(jié)合，形成了由Mo-NiCoP納米針自組裝成的微球結(jié)構(gòu)電催化劑。研究結(jié)果表明：（1）通過獨(dú)特的梯度升溫水熱和磷化工藝，合理設(shè)計(jì)了由納米針自組裝成的微球結(jié)構(gòu)的高性能Mo摻雜NiCoP電催化劑。（2）獨(dú)特的形貌與小尺寸效應(yīng)可以提供大量的活性位點(diǎn)，其具有更高的比表面積，這有利于反應(yīng)物種/中間體的傳質(zhì)。（3）其在堿性電解質(zhì)中的高電流密度性能優(yōu)于商品化Pt/C。（4）密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，相比于NiCoP對(duì)比樣，Mo-NiCoP的氫吸附吉布斯自由能更接近于零，同時(shí)調(diào)節(jié)了與*OH和*H的相互作用，說明Mo摻雜明顯改善了電催化劑的本征活性，優(yōu)化了氫吸附吉布斯自由能，促進(jìn)催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，從而提高電催化劑的HER催化性能。
Huang C, Xia Z, Wang J, et al. Highly efficient and stable electrocatalyst for hydrogen evolution by molybdenum doped Ni-Co phosphide nanoneedles at high current density. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-023-5892-7
