具有在碱性介质中催化析氢反应（HER）所必需的结构特征和功能的高效、非贵金属催化剂的设计和开发仍然是一个巨大的挑战。其根源是无法调节活性催化位点，同时克服在碱性条件下观察到的不良反应动力学。

基于此，香港大学Lain-Jong Li，阿卜杜拉国王科技大学Vincent Tung，Kuo-Wei Huang报道了一种合成高耐久性CoP-Co_xO_y/CC异质结构复合材料的简单方法。

文章要点

1）该方法包括在CC支撑衬底上沉积一氧化碳物种，随后通过使用元素红磷前体在改进的CVD系统中进行气相磷化。

2）研究人员详细研究了磷化温度对磷化钴不同相形成的影响。磷化后的结构和化学组成分析揭示了在不同温度下CoPCo_xO_y异质结构复合物、正交CoP和单斜CoP₂的形成。

3）电化学测试以及对具有不同表面组成的材料的电催化活性的详细研究表明，在磷化至450 ℃后获得的CoP-Co_xO_y/CC电催化剂是整个系列中最有活性的HER电催化剂。在-43 mV的超低过电位下，可以提供10 mA cm^-2的电流密度。此外，其初始电流密度保持了1000次循环，催化活性仅轻微损失，同时在100 mV的过电位下具有0.6 H₂ s^-1的高TOF。

4）理论研究表明，电子在横向分散的Co磷化物/氧化物界面上的重新分布在异质结构复合材料中产生了协同效应，由此各种Co氧化物相引发碱性水分子的离解。同时，高活性CoP进一步促进水电解的吸附-解吸过程，导致极高的HER活性。

所提出的低成本和高度耐用的电催化剂显示了通过水电解大规模制氢的巨大前景。

参考文献

Merfat M. Alsabban, et al, Unusual Activity of Rationally Designed Cobalt Phosphide/Oxide Heterostructure Composite for Hydrogen Production in Alkaline Medium, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.1c09254

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c09254