开发地球资源丰富、高效的光电解水电催化剂是实现高效太阳能氢能转化的关键。近日,维克森林大学Scott M. Geyer及哈尔滨工业大学Yejun Qiu等多团队合作,采用热注射法制备了富磷胶体二磷化钴纳米晶(CoP2 NCs)。实验发现,CoP2 NCs在酸性溶液中具有和Pt相当的析氢反应(HER)电催化活性,过电位为39 mV电流密度即可达到10mA cm−2, Tafel斜率极低,为32 mV dec-1。DFT计算表明,高的P含量在物理上分离Co原子,防止H与多个Co原子过度结合,同时稳定H吸附到单个Co原子上。作者进一步组装由底部p-Si光吸收器、原子层沉积Al-ZnO钝化层和CoP2助催化剂组成的金属-绝缘体-半导体光电化学装置,进一步证明了CoP2 NCs的催化性能。p-Si/AZO/TiO2/CoP2光电阴极在0 V时的光电流密度为16.7 mA cm-2,输出光电压为0.54 V(相对于RHE)。
Hui Li, Yejun Qiu,* Scott M. Geyer*, et al. Phosphorus-Rich Colloidal Cobalt Diphosphide (CoP2) Nanocrystals for Electrochemical and Photoelectrochemical Hydrogen Evolution. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201900813