堿性條件下的海水電解是一種可替代傳統淡水電解的方案,可用于大規??沙掷m的高純度氫氣生產。然而,缺乏活性和穩定性的電催化劑嚴重阻礙了該技術的工業應用。
因此,南開大學程方益和天津大學朱勝利等人報道了一種通過電化學脫合金制備的碳摻雜納米多孔磷化鈷(C-Co2P)作為析氫反應(HER)的電催化劑。
該催化劑在1 M KOH中,電流密度達10 mA cm-2僅需30 mV的過電位,并且在含有NaCl、MgCl2和CaCl2混合氯化物的人造堿性海水電解質中,大電流密度下具有優越的催化活性和穩定性。
實驗分析和DFT計算表明,具有強電負性和小原子半徑的C原子可以調整Co2P的電子結構,導致Co-H鍵減弱,從而促進HER動力學。
此外,C摻雜通過形成C-Had中間體引入了兩步式H傳遞途徑,從而降低了水解離的能壘。這些金屬磷化物是工業海水電解的有前途的非貴金屬催化劑,而該項研究也為開發海水電解大規模制氫提供了新的視角。
Electronic Structure Modulation of Nanoporous Cobalt Phosphide by Carbon Doping for Alkaline Hydrogen Evolution Reaction. Advanced Functional Materials, 2021. DOI:10.1002/adfm.202107333
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