开发具有高活性高、高稳定性和功能齐全的地球储量丰富的电催化剂是电解制氢的关键。

近日，河南师范大学高书燕教授，新加坡南洋理工大学楼雄文教授报道了通过成分调控和纳米结构工程，合理设计和合成了一种磷取代的双金属硫化钴镍蛋黄壳球（P-CoNi₂S₄ YSSs）。

文章要点

1）研究人员首先制备出均匀的CoNi-甘油酸固体球（CoNi-G SSs）。然后CoNi-G SSs通过与硫代乙酰胺溶液在水热条件下进行化学腐蚀/阴离子交换反应得到的CoNi₂S₄ YSSs。随后，通过CoNi₂S₄ YSSs的气相磷化获得P-CoNi₂S₄ YSSs。P-CoNi₂S₄ YSSs具有保存完好的多孔的蛋黄壳结构，直径略有减小，为520 nm。单个P-CoNi₂S₄ YSS的TEM图像进一步表明，其多孔薄壳（约35 nm厚）的蛋黄壳结构是由超细纳米颗粒组装而成，这有利于活性部位的暴露。HRTEM和IFFT图像清楚地显示出两组不同的晶格条纹，晶面间距分别为0.24和0.28 nm，分别对应CoNi₂S₄的(400)和(311)晶面。

2）得益于增强的Ni³⁺/Ni²⁺耦合、增强的导电性和中空结构，P-CoNi₂S₄ YSSs在碱性溶液中对析氢（HER），析氧（OER）和尿素氧化反应（UOR）表现出良好的活性和耐久性，在10 mA cm^-2时的低电位分别为-0.135 V、1.512 V和1.306 V（相对于可逆氢电极）。

3）值得注意的是，当P-CoNi₂S₄催化剂同时用作阳极和阴极时，只需1.544 V的电解水电压和1.402 V的尿素电解电压，即可达到10 mA cm^-2的电流密度，同时具有100 h的优异耐久性。优于已报道的大多数Ni基硫化物甚至贵金属基电催化剂。

研究工作不仅促进了硫化物在电化学制氢中的应用，而且为富尿素废水的处理提供了一条可行的途径。

参考文献

Xue Feng Lu, et al, Phosphorized CoNi₂S₄ Yolk-Shell Spheres for Highly Efficient Hydrogen Production via Water and Urea Electrolysis, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202108563

https://doi.org/10.1002/anie.202108563