酸性介质中的质子交换膜水电解槽（PEMWE）是利用可再生能源制氢的一个很有希望的方案，但最大的挑战在于开发可取代贵金属的催化剂。
近日，黑龙江大学付宏刚教授，闫海静报道了成功地通过钒的掺入调节电子结构来控制CoP2纳米线的酸介质中整体水分解性能。
文章要点
1）通过在碳布上水热合成V-CoOOH（V-CoOOH/CC）和随后的磷化处理，制备了固定在碳布上的V-CoP2（V-CoP2/CC）。简单地说，用水热法在120 °C下4 h在碳布表面均匀生长了V-CoOOH纳米线阵列。然后，将所制备的V-CoOOH纳米线在600 °C磷化2 h，得到V-CoP2多孔纳米线，V掺杂量为5%。
2）V掺杂引起的CoP2晶格膨胀减少了原子波函数的重叠，导致d带中心上移，从而有利于氢在P位上的吸附，促进了HER。此外，V促进了CoP2的表面结构，在CoP2表面生成了更厚的Co3O4层，并在CoP2表面形成了氧空位，从而提高了CoP2的耐酸蚀性能，优化了水和氧物种的吸附自由能，提高了OER活性和稳定性。
3）实验结果显示，在酸性介质中，含钒CoP2用于电催化HER和OER在10 mA cm-2时表现出50和91 mV的低过电位。与PTC/CC||RuO2/CC（1.59 V@10 mA cm-2）相比，组装的电解槽具有更好的酸介质整体水分解活性（1.47V@10 mA cm-2）和显著的稳定性。此外，它还可以由太阳能电池供电，不断产生氢气和氧气，这意味着其在与可再生能源耦合方面具有巨大的潜力。
这项工作为利用晶格工程设计高效酸介质水分解解电催化剂提供了一条新的途径。
参考文献
Yu Wang, et al, Vanadium-Incorporated CoP2 with Lattice Expansion for Highly Efficient Acidic Overall Water Splitting, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202116233
https://doi.org/10.1002/anie.202116233
