AFM：界面P−O耦合调控催化剂电荷，提高CoHF/P−O全水分解活性

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AFM：界面P−O耦合调控催化剂电荷，提高CoHF/P−O全水分解活性
电化学水分解是制备绿色氢燃料最有吸引力的策略之一，其中包括析氢反应(HER)和析氧反应(OER)是两种基本的半反应。然而，多质子-电子转移反应动力学缓慢，导致过电位升高，电解水效率降低。目前，贵金属铂基和铱基材料分别是HER和OER的基准电催化剂，但由于其成本高和储量少，阻碍了它们的大规模应用。因此，合理设计性能优异、机理明确的非贵金属基双功能电催化剂具有重要意义。
基于此，南京工业大学芮琨和中国科学技术大学朱纪欣等利用一个简单的拓扑化学方法来实现钴基异质结构纳米纤维与磷酸偶联纳米片的立体组装(CoHF/P−O)。
AFM：界面P−O耦合调控催化剂电荷，提高CoHF/P−O全水分解活性
AFM：界面P−O耦合调控催化剂电荷，提高CoHF/P−O全水分解活性
性能测试结果显示，在碱性条件下，所制备CoHF/P−O在10 mA cm−2电流密度下的HER和OER过电位分别为149和312 mV，Tafel斜率分别为67和53 mV dec−1。此外，利用CoHF/P−O催化剂制备的电解槽，仅需1.53 V的电压就能达到10 mA cm−2的电流密度；并且该电解槽在2.0 V下连续运行15个小时而没有发生明显的电流下降，表明该电解槽在碱性条件下具有优异的稳定性。
AFM：界面P−O耦合调控催化剂电荷，提高CoHF/P−O全水分解活性
AFM：界面P−O耦合调控催化剂电荷，提高CoHF/P−O全水分解活性
AFM：界面P−O耦合调控催化剂电荷，提高CoHF/P−O全水分解活性
基于实验结果和理论计算，CoHF/P−O在碱性环境下对水电解的电催化性能的改善主要归功于以下几个方面：
1.通过P−O偶联桥接CoP和CoO物种的活性界面可以显著促进电荷转移，调节电子结构和优化电荷重分布，有效地扩大了本征活性中心的暴露；
2.这两种钴基物质之间的协同效应减少在HER和OER过程中中间体吸附/解吸所需的能垒；
3.在无定形碳内将立体组装的异质结构纳米片变成明确界定的纳米纤维，不仅为电荷载流子传输和物质扩散提供了足够的通道，而且还保证了结构完整性，进而提高了催化剂的稳定性。
Charge Regulation on Hybrid Nanosheet Stereoassembly via Interfacial P−O Coupling Enables Efficient Overall Water Splitting. Advanced Functional Materials, 2023. DOI: 10.1002/adfm.202214075

原创文章，作者：Gloria，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/07/eecca50b48/

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