氢气是一种高效、清洁的燃料，电解水析氢是一种理想制氢方式。析氢反应（HER）和析氧反应（OER）动力学缓慢，需要较高的过电位驱动反应的正常进行，因此开发高活性、低成本的双功能催化剂具有重要意义。目前常用的催化剂为铂基和钌基的贵金属，但是由于其价格昂贵和低的自然储备，限制了其的实际应用。因此，开发用于水分解的高活性，廉价的双功能电催化剂被认为是发展氢能技术的先决条件之一。

有鉴于此，复旦大学叶明新教授和沈剑锋教授等人，提出了一种有效的蚀刻掺杂沉淀平衡（EDSE）策略，设计制备了中空Rh掺杂CoFe层状双氢氧化物，用于全水分解。

本文要点

1）通过理论计算预测了Rh在促进LDH在HER上具有重要作用，其掺杂的CoFe-LDH拥有更低的反应吉布斯自由能，更优异的导电性。采用刻蚀掺杂沉淀平衡策略生成了模板导向具有中空结构的Rh掺杂的CoFe-LDH。

2）具有优化的成分和典型的中空结构的电催化剂可加速电化学反应，在28 mV的超电势下（188 mV时为600 mA cm^-2），可达到10 mA cm^-2的电流密度（HER），析氧反应（OER）在245 mV时电流密度可达到100 mA cm^-2。由该电催化剂组装的电解槽的全水分解的电池电压仅为1.46 V，该值远低于由Pt/C和RuO₂以及大多数报道的双功能电催化剂构建的商业电解槽的电压。

3）此外，结合XAS、XPS和Raman证明了Rh掺杂影响了电子结构，并产生了Fe空位和典型的中空结构，优化了整个HER和OER过程。

总之，EDSE将掺杂与模板导向的空心结构相结合，为开发用于全水分解的双功能电催化剂提供了一种新的思路，对其他电催化剂的开发也具有借鉴意义。

参考文献：

Keyu Zhu et al. Etching‐Doping Sedimentation Equilibrium Strategy: Accelerating Kinetics on Hollow Rh‐Doped CoFe‐Layered Double Hydroxides for Water Splitting. Advanced Functional Materials, 2020.

DOI: 10.1002/adfm.202003556

https://doi.org/10.1002/adfm.202003556