近年来，开发低成本、高效的清洁能源技术受到了世界范围内的广泛关注与研究。电解水技术和燃料电池是其中最具前景的两项技术。其中析氧反应(OER)是电解水中急需克服的难点。目前贵金属材料是最高效和成熟的OER催化剂，但其资源稀缺、价格昂贵。在众多非贵金属OER催化剂中，碳材料以其独特可调的电子结构和高导电性等优点而被视为一种优异的电催化剂。同时，具有高催化活性的过渡金属磷化物也是OER电催化剂的研究热点。

有鉴于此，吉林大学冯守华院士等人，通过可控的温和磷化处理，实现了CoP纳米颗粒（NPs）通过原位生成的界面氧桥化学键与石墨烯状碳层巧妙连接的设计结构。

本文要点

1）通过水热法、缩聚反应和温和的磷化合成策略，设计并制备了用于高效OER的新型核壳Fe₂O₃@C@CoP纳米复合材料。该杂化材料具有独特的纺锤形形貌Fe₂O₃@C芯和超细的CoP纳米颗粒外壳，并具有丰富的原位生成Co-O-C界面。

2）结果表明，磷空位的存在是促成Co-O-C键形成的关键因素。提出了CoP的边缘Co与碳层上官能团中的氧直接偶联的方法。作为电催化水分解催化剂，制备的Fe₂O₃@C@CoP核壳结构具有低过电位(230mV)、低Tafel斜率(55mv /dec)和长期稳定性。

3）密度泛函理论(DFT)计算证实Co-O-C键在降低OER反应速率决定步骤的热力学能垒中起着关键作用。此外，还提出了过渡金属磷化物和碳对OER活性的协同作用机理。另外，在Fe₂O₃上碳层的封装是在磷化过程中形成完美的核-壳结构的必要条件，并且会暴露出更多的OER活性位点。

总之，该合成路线可能会扩展为在其他过渡金属磷化物（或硒化物，硫化物）/碳复合物中构建金属-O-C键，以形成高效的OER催化剂。

参考文献：

Xia Zhong et al. Constructed Interfacial Oxygen‐bridge Chemical Bonding in Core‐Shell Transition Metal Phosphides/Carbon Hybrid Boosting Oxygen Evolution Reaction. ChemSusChem, 2021.

DOI: 10.1002/cssc.202100129

https://doi.org/10.1002/cssc.202100129