杨阳/王国锋/谷猛AM: 双掺杂和协同作用用于高效海水电解

电解海水制氢(H₂)是一种在经济上具有吸引力，但从根本上和技术上都具有挑战性的清洁能源获取方法。由于在实际应用中析氢(HER)与析氯是竞争反应，且析氧反应(OER)稳定性差和选择性低，严重阻碍了海水电解技术。

中佛罗里达大学杨阳、匹兹堡大学王国锋和南方科技大学谷猛等人报道了一种铁磷双掺杂硒化镍纳米多孔薄膜(Fe, P-NiSe₂NFs)双功能电催化剂，能够进行高效海水电解。

作者通过掺入Fe和P的双掺杂效应来改变Fe, P-NiSe₂的电子结构和表面组成，从而提高催化剂的活性和选择性，以实现高效的海水电解。

Fe离子的掺杂提高了OER的选择性和法拉第效率(FE)。而P阴离子的掺杂通过形成含有 P-O物种钝化层来提高导电性并防止硒化物的溶解。另外，Fe掺杂剂被确定为析氢反应的主要活性位点，同时刺激相邻的Ni原子作为OER的活性中心。

Fe, P-NiSe₂NFs自支撑在碳布上，可直接用作海水电解槽中的双功能催化剂，并且不受添加剂的干扰。Fe, P-NiSe₂NFs在使用天然海水作为电解质的海水电解中表现出出色的活性、选择性和稳定性。

Fe, P-NiSe₂NFs在1.8 V下达到了工业要求的电流密度(0.8 A cm^-2)，同时实现超过200小时海水电解和O₂FE高于92%，性能超过了最先进的电解槽。

Dual-doping and synergism toward high-performance seawater electrolysis. Advanced Materials, 2021. DOI: 10.1002/adma.202101425

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