任志锋/周海青/张龙Small: 2 A cm-2下亦稳定！具有界面sp H-P杂化的NiP2/Ni5P4实现高效持久HER

过渡金属磷化物的催化析氢活性与磷含量有很大关系，但性能增强的物理起源仍然不明确，并且因为较差的H*吸附，调节磷化镍(NiP₂/Ni₅P₄)的催化活性仍然具有挑战性。

近日，休斯顿大学任志锋(Zhifeng Ren)、湖南师范大学周海青、Fang Yu和中南大学张龙等通过阴离子取代将富P的NiP₂和贫P的Ni₅P₄整合到面内异质结构中，其中面内界面处的P原子作为活性H*吸附位点，从而通过调节NiP₂和Ni₅P₄之间的电子结构促进析氢反应(HER)。

NiP₂/Ni₅P₄杂化物具有良好的活性和导电性，因此在酸中表现出类铂催化活性。其在酸性溶液中，在10 mA cm^-2和100 mA cm^-2的电流密度下，HER过电位分别为30 mV和76 mV。

它的性能超过了目前报道的大多数的电催化剂，并且可与Pt催化剂相媲美(10 mA cm^-2/100 mA cm^-2时过电位为30 mV/72 mV)。另外，NiP₂/Ni₅P₄可以在大电流密度下平稳运行，在2000 mA cm^-2电流密度下的过电位仅为247 mV。

实验分析和密度泛函理论(DFT)计算表明，NiP₂/Ni₅P₄的P位点表现出中等的氢吸附强度，其作为HER的实际活性位点。

另外，NiP₂/Ni₅P₄优异的活性源于P 2p和H 1s轨道之间密度态的适度重叠，从而优化了H*吸附强度和动力学过程。这项工作通过构建面内异质结来制造坚固的非贵金属电催化剂的新途径，为开发用于水电解的先进电催化剂提供新的设计思路。

Engineering In-Plane Nickel Phosphide Heterointerfaces with Interfacial sp H-P Hybridization for Highly Efficient and Durable Hydrogen Evolution at 2 A cm^-2. Small, 2021. DOI: 10.1002/smll.202105642

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任志锋/周海青/张龙Small: 2 A cm-2下亦稳定！具有界面sp H-P杂化的NiP2/Ni5P4实现高效持久HER

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