开发高效、低成本、可在高电流密度工作条件下长期稳定的析氢反应电催化剂仍然是实现电解水制氢大规模商业化的一大挑战。

近日，北京化工大学庄仲滨教授，Wei Zhu报道了开发了一种碳布上Cr掺杂的CoP纳米棒阵列（Cr-CoP-NR/CC）作为高性能的HER催化剂，特别是在高电流密度下。

文章要点

1）Cr-CoP-NR/CC具有优异的电催化HER活性，其η₁₀为38 mV，η₅₀₀为209 mV。在低电流密度区和高电流密度区均能稳定工作20 h以上，具有较好的稳定性和在实际电解槽中的应用潜力。

2）密度泛函理论（DFT）计算结果表明，Cr掺杂通过调节电子结构，削弱了CoP和H之间的键合强度，有助于获得接近于零的氢吸附自由能和高的本征活性。

3）非原位实验和电荷分析表明，高氧化的Cr物种可通过从Cr到Co的电荷转移阻止了CoP活性相的氧化，从而使其具有较高的抗氧化能力和优异的稳定性。而纳米棒阵列的形态有助于去除生成的H₂，使其适合在高电流密度下工作。

这项研究表明，Cr掺杂剂是提高其活性和稳定性的理想改性剂，制备形貌先进的掺杂型过渡金属磷化物（TMPs）是开发实用的无PGM水电解催化剂的有效策略。

参考文献

Lipeng Zhang, et al, Cr-Doped CoP Nanorod Arrays as High-Performance Hydrogen Evolution Reaction Catalysts at High Current Density, Small 2021

DOI: 10.1002/smll.202100832

https://doi.org/10.1002/smll.202100832