【催化】东华大学AFM：双金属凝胶自模板法转化为异质结构的金属磷化物电催化剂，促进双功能电催化

通讯作者：张超研究员、刘天西教授

通讯单位：东华大学

高活性双功能电催化剂的开发是当前电解水领域的研究热点之一。在众多双功能电催化剂中，过渡金属磷化物（TMPs）是具有低成本和地球储量丰富的优点，是Pt基电催化剂的有前景的替代品，在氧还原反应（ORR）和析氢反应（HER）中表现出优异的电化学性能。

然而，纳米结构的TMP催化剂容易发生的严重且不可避免的团聚，活性位点数量减少和电子/离子转运路径阻断，从而导致催化活性降低。此外，制备TMP的方法通常基于使用具有毒性的无机或有机磷作为磷源的溶液或气相磷化反应，迫切需要绿色和有效的替代品。因此，开发一种通用且可持续的方法来制备高催化性能的TMP异质结构具有重要意义，这仍然是一个巨大的挑战。

成果一览

近日，东华大学的刘天西教授和张超研究员报道了双功能电催化剂的最新研究成果。采用自模板碳化方法，使用Zn/M双金属凝胶为前驱体（M=Co，Fe，Ni等）合成负载在氮/磷双掺杂碳的金属磷化物准气凝胶电催化剂（TMP@NPCA）。

在自模板碳化过程中，双金属凝胶前驱体的Zn离子在TMP@NPCA催化剂中同时促进碳化和活化过程，而M离子形成磷化物纳米颗粒。由于在NPCA的3D导电骨架内高度暴露了TMP纳米颗粒的电化学活性位点，所获得的TMP@NPCA催化剂表现出卓越的ORR/HER双功能电催化活性，同时具有优异的稳定性。

图文导读

图1 催化剂合成示意图及形貌结构表征

图2 CoP@NPCA催化剂形貌结构表征

图3 CoP@NPCA催化剂拉曼光谱及XPS图

图4 FeP@NPCA 和 Ni2P@NPCA催化剂形貌结构表征

图5 CoP@NPCA催化剂电化学性能表征

图6 CoP@NPCA催化剂用于Zn-空气电池性能表征

本文采用自模板碳化法，以Zn/M双金属凝胶为前驱体，制备了负载在氮/磷双掺杂碳的金属磷化物准气凝胶电催化剂（TMP@NPCA）。3D高导电性的碳骨架和充分暴露的电化学活性位点，是该催化剂优异ORR和HER性能的关键。

这项工作提供了一次有效的尝试，通过自我模板碳化策略使用BMOG前驱体制备各种异质结构的TMP/碳类气凝胶电催化剂，并为开发用于可持续能量转换的高效双功能电催化剂开辟了新的道路。

文献信息

Self‐Templated Conversion of Metallogel into Heterostructured TMP@Carbon Quasiaerogels Boosting Bifunctional Electrocatalysis

(Advanced Functional Materials，2019，DOI: 10.1002/adfm.201903660)

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.201903660