程方益/朱胜利AFM: 碳掺杂调控纳米多孔磷化钴电子结构用于电催化碱性HER

碱性条件下的海水电解是一种可替代传统淡水电解的方案，可用于大规模可持续的高纯度氢气生产。然而，缺乏活性和稳定性的电催化剂严重阻碍了该技术的工业应用。

因此，南开大学程方益和天津大学朱胜利等人报道了一种通过电化学脱合金制备的碳掺杂纳米多孔磷化钴(C-Co₂P)作为析氢反应(HER)的电催化剂。

该催化剂在1 M KOH中，电流密度达10 mA cm^-2仅需30 mV的过电位，并且在含有NaCl、MgCl₂和CaCl₂混合氯化物的人造碱性海水电解质中，大电流密度下具有优越的催化活性和稳定性。

实验分析和DFT计算表明，具有强电负性和小原子半径的C原子可以调整Co₂P的电子结构，导致Co-H键减弱，从而促进HER动力学。

此外，C掺杂通过形成C-Had中间体引入了两步式H传递途径，从而降低了水解离的能垒。这些金属磷化物是工业海水电解的有前途的非贵金属催化剂，而该项研究也为开发海水电解大规模制氢提供了新的视角。

Electronic Structure Modulation of Nanoporous Cobalt Phosphide by Carbon Doping for Alkaline Hydrogen Evolution Reaction. Advanced Functional Materials, 2021. DOI:10.1002/adfm.202107333