青科大/石大AFM：界面电子相互作用立大功，促进富磷PtP2/CoP异质结构催化海水电解

氢气(H₂)是一种绿色和高能量密度的能源载体，被认为是化石燃料的潜在替代品。通过电解水生产H₂是一种有前途和可持续的方法。然而，该方法需要高效的催化剂来减少水分解过程中的过电位，加速反应动力学。

目前，铂(Pt)由于其优良的动力学，被认为是一个重要的工业水分解电催化剂。但Pt的稀缺性和高成本严重限制了其大规模应用。近年来，人们致力于提高Pt的利用率和减少Pt在催化剂中的含量，例如在Pt中掺入其他元素构建Pt化合物以及Pt基组分在载体上的分散可以提高利用效率并促进这些材料的广泛使用。

近日，青岛科技大学王磊、中国石油大学(华东)柴永明和董斌等通过简单的水热处理和低温磷化工艺制备了具有结晶CoP微花和高分散PtP₂颗粒的异质结构电催化剂(PtP₂/CoP)，其表现出优异的水分解活性。

理论计算表明，PtP₂/CoP催化剂具有丰富的P位点和较强的界面电子相互作用。其中，由于P位点电子具有较强的电负性，其在P位点的富集促进了反应中间体的吸附行为；同时，异质结界面区域强烈的电子相互作用对电子结构具有显著的调控作用，其与P位点协同，有效降低了反应能垒并加速反应动力学。此外，该催化剂表面具有超亲水性和疏气性，有利于反应过程中的物质传递。

因此，在碱性溶液中，所制备的PtP₂/CoP催化剂在100 mA cm⁻²电流密度下的OER和HER过电位分别为298和101 mV；在碱性海水电解质中，该催化剂分别仅需108和330 mV的HER和OER过电位就能达到100 mA cm⁻²的电流密度。此外，利用PtP₂/CoP分别作为阳极和阴极的水电解槽仅需1.63 V的电池电压就能达到100 mA cm⁻²的电流密度，并且其能够进行20小时的稳定高效水电解，表现出良好的耐久性。

综上，该项研究不仅加深了对双功能电催化剂中含Pt化合物与载体相互作用的理解，也为设计高效贵金属基磷化物/过渡金属磷化物复合材料剂提供了有价值的指导。

Unique CoP microflower decorated with Phosphorous-Enriched PtP₂ onto nickel foam with interfacial electronic interactions to boost alkaline water-splitting. Advanced Functional Materials, 2024. DOI: 10.1002/adfm.202313935

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