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磷化工团队在Nano Letters发表超薄磷化物异质结催化电解水研究成果

文章来源:磷化工团队曹小华     发布时间:2023年08月31日     点击数:

电化学全解水是一种绿色环保且高效的绿氢制备方式,涉及氢析出(HER)和氧析出(OER)两个半反应。由于HER/OER的反应动力学非常缓慢,往往需要很高的过电位来驱动全解水,从而导致绿氢的价格居高不下。因此,亟需研发廉价、高效且稳定的HER/OER催化剂。

过渡金属磷化物因其价格低廉、本征活性高、导电性好且结构和组成可调,是一类非常有应用前景的HER/OER催化剂,但其电化学全解水性能还有待进一步提高。此外,过渡金属磷化物在不同电解质中的HER/OER催化机理尚不明确。基于此,本文提出了一种普鲁士蓝类似物(PBA)衍生策略,在泡沫镍基底上先合成蜂窝状超薄PBA纳米片,再通过低温磷化将PBA转化为异质Co2P-Fe2P超薄纳米片。在碱性、酸性和中性电解液中,NF@CoFeP催化HER/OER的过电位都很低。将NF@CoFeP直接作为阴/阳极构建电解水装置,其电解水性能非常优异(如:碱性条件下,10 mA cm-2的驱动电压仅为1.45 V500 mA cm-2的驱动电压仅为1.79 V运行50小时性能基本无衰减)。最后,通过原位拉曼光谱表征揭示了NF@CoFeP在不同电解液中的HER/OER电催化反应过程及相关催化活性组分。

上述研究以“Prussian-Blue-Analogue-Derived Ultrathin Co2P-Fe2P Nanosheets for pH-Universal Overall Water Splitting”为题,发表在美国化学会纳米材料领域权威期刊《Nano Letters》上。论文的第一作者为我院2021级硕士研究生张炬桢,通讯作者为我院李金成副教授和中科院金属所张峰副研究员。该研究工作得到了国家自然科学基金及云南省优秀青年基金的资助。

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c02706