武汉理工木士春、余军教授课题组Small：磷化物纳米片助力电解水

文摘 2024-09-06 09:30 北京

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第一作者：董颖

通讯作者：余军、木士春

通讯单位：

武汉理工大学

10.1002/smll.202406105

1. 全文速览

在催化剂结构设计中避免活性位点的堆积是实现活性氧析出反应(OER)的一条很有前途的途径。本文采用空心结构的CoFe普鲁士蓝立方体(C-CoFe PBA)作为衍生载体，报道了具有更大比表面积的高效Ni₂P-FeP₄-Co₂P催化剂。

2. 背景介绍

在多种二元LDH中，NiFe LDH具有较好的催化性能。然而，由于它们的低电导率和有限的活性位点，LDH的应用受到限制。因此，需要合理的结构设计，提高催化剂的导电性，避免LDH的自堆积。金属有机骨架(MOFs)由于具有高比表面积、高孔隙率和丰富的活性金属节点等优异性能，被广泛用作各种功能材料的分子平台。刻蚀后形成的空心结构可以促进电解质和反应物的扩散，缩短电荷和离子的传输通道，从而优化电导率。此外，将层状氢氧化物转化为磷化物可以大大提高了催化剂的导电性，重构后形成的催化剂具有更高的比表面积，可以暴露更多的活性位点。

3. 本文亮点

CoFe PBA作为衍生载体来避免NiFe LDH的相互堆叠，丰富活性位点数目。将金属有机框架进行刻蚀和磷化操作，可以促进电解质和反应物的扩散，缩短电荷和离子的传输通道，优化离子电导率。

4. 图文解析

XRD和TEM表明制备的催化剂的相组成为Ni₂P、FeP₄和Co₂P，内部为空心结构。

Ni₂P-FeP₄-Co₂P具有优异的OER性能，这主要与其空心立方结构和金属磷化物纳米片有关。金属磷化物大大提高了导电性；中空立方体结构不仅增大了催化剂与电解质溶液的接触面积，促进了电解质的渗透和电荷的转移，还提供了丰富的金属活性位点，均有利于提高电化学催化活性。

磷化物Ni₂P-FeP₄-Co₂P在OER过程中进行了表面重构，形成羟基氧化物作为实际的活性位点，促进了OER过程。

5. 总结与展望

这项工作不仅合成了高效的磷化物纳米片，而且在其成分和结构方面为合成具有高效OER性能的过渡金属催化剂提供了新的思路和方向。

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