发展稳定高活性的水氧化催化剂对水分解系统至关重要，有鉴于此，荷兰基础能源研究所Mihalis N. Tsampas、埃因霍温科技大学Mariadriana Creatore等报道了磷酸钴（Co-Pi）催化剂作为非贵金属催化剂被研究应用于OER催化，具体深入研究了通过电化学循环伏安法活化CoPi基电催化剂。该过程中通过原子层沉积（ALD）制备CoPi催化剂，同时能够将Co-磷酸盐的比例在1.4~1.9区间内调控。

本文要点：

（1）

CoPi中的元素组成在开始时活化阶段、长期暴露在电解质过程中的OER活性都非常重要，其中优化的CoPi催化剂在1.8 V过电势中实现了3.9 mA cm^-2电流密度、155 mV/dec的Tafel斜率（pH 8）。

（2）

对性能最好的CoPi催化剂在活化过程中的电化学性质、化学组成、电化学活性表面积变化情况进行研究。当增加电化学循环次数，OER催化活性提高，伴随着CV循环过程中增加的非催化波，这对应着Co²⁺氧化为Co³⁺的过程。

（3）

通过X射线光电子能谱、Rutherford背散射表征发现长期暴露在电解液中磷元素将从CoPi薄膜中浸出，与此同时薄膜的ESCA活性表面积最高能提高40倍。CoPi薄膜的化学组成变化和ECSA电化学活性表面积呈线性关系，因此作者发现通过ALD沉积CoPi薄膜电催化能够有助于揭示CoPi电催化剂活化过程的机理。

（4）

虽然开始时的ESCA电化学表面积相同，但是由于其中的溶解性组分变化，将导致最终ESCA发生不同。作者发现CoPi膜中的磷物种能够作为牺牲元素，同时磷能够替换为其他类型的可溶性元素（比如硼、钨等），含磷、氯等元素的OER催化剂通过氧化导致溶解的过程。

参考文献

Ruoyu Zhang, Gerben van Straaten, Valerio di Palma, Georgios Zafeiropoulos, Mauritius C.M. van de Sanden, Wilhelmus M.M. Kessels, Mihalis N. Tsampas*, and Mariadriana Creatore*, Electrochemical Activation of Atomic Layer-Deposited Cobalt Phosphate Electrocatalysts for Water Oxidation, ACS Catal. 2021, 11, 2774–2785

DOI: 10.1021/acscatal.0c04933

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c04933