通过可再生能源驱动电催化水分解制氢至关重要。然而，大规模的氢气生产仍然受到析氢反应（HER）的高过电势的严峻挑战，因此迫切需要经济高效的电催化剂。由于酸性条件HER存在设备腐蚀及电催化剂稳定性差等问题，目前高度优选使用碱性介质。因此，探索用于碱性HER的过渡金属基电催化剂已成为促进水分解工业化的关键技术。地球富含的反尖晶石Fe₃O₄由于八面体Fe位点易于分解水分子并提供H中间体而被用作水煤气变换反应（WGSR）催化剂。更有趣的是，在反尖晶石Fe₃O₄中，八面体位点的不同价态铁物种转化产生的电子离域赋予了催化位点很高的电导率。因此，导电Fe₃O₄被认为是碱性HER中的促进水解步骤的有希望的材料。然而，受固有活性和电导率弱的限制，铁基氧化物很少被报道为析氢反应（HER）电催化剂。近日，中国石油大学（华东）Yongming Chai，Bin Dong等采用磷掺杂调制策略合成了具有双重活性位的负载在铁泡沫上的反尖晶石P-Fe₃O₄（P-Fe3O4/IF）催化剂，该催化剂在碱性条件下HER，达到100 mA cm^-2的电流密度，过电势仅138 mV。从可控的磷化反应中获得的反尖晶石Fe–O–P可以提供八面体Fe位点和O原子，从而引起两个水分子的异常解离机制，大大加速了碱性介质中质子的供应。同时，理论上计算出Fe–O–P中作为活性位点的P原子的ΔG_H为0.01 eV。值得注意的是，NiFe LDH/IF(+)||P-Fe₃O₄/IF(-)实现了1.47 V（vs RHE）的全解水起始电势，在电流密度为1000 mA cm⁻²时具有出色的稳定性（超过1000 h），甚至在60 mC在6.0 m KOH中的10000 mA cm-2下持续25000 s，在60 M KOH中，10000 mA cm^-2下能持续25 000 s。P‐Fe₃O₄/IF具有出色的稳定性和低成本优势，为工业制氢提供了希望。

Jiaqi Zhang, Bin Dong,* Yongming Chai,* et al. Modulation of Inverse Spinel Fe₃O₄ by Phosphorus Doping as an Industrially Promising Electrocatalyst for Hydrogen Evolution. Adv. Mater. 2019,

DOI: 10.1002/adma.201905107

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201905107