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利用間歇性太陽能或風能的可再生電力驅動堿性水電解是一種商業上可行的制氫技術，但是很少有非貴金屬雙功能催化劑在大電流密度下用于HER和OER，同時具有優異的催化效率和穩定性，特別是對于鐵基催化劑。

基于此，湖南師范大學周海青教授和余芳教授、安徽師范大學盛天博士（共同通訊作者）等人報道了一種原位構建的具有雙功能催化活性的自支撐Fe₂P/Co₂N多孔異質結陣列，在電流密度為500 mA cm^?2下HER和OER的過電位分別為131和283 mV，優于已報道的大多數非貴金屬雙功能電催化劑。其還表現出優異的整體水分解活性，分別需要1.561和1.663 V的低電壓即達到100和500 mA cm^?2，并在1 M KOH中具有優異的耐久性。最重要的是，其在電流密度為500 mA cm^?2下也能穩定120 h，明顯優于IrO₂(+)//Pt(?)耦合的貴金屬電極，是已報道的最好的雙功能催化劑之一。

為了解HER的動力學機制，作者對Fe₂P/Co₂N和CoP/Co₂N（P-Co₂N）兩種催化劑進行了DFT計算，具有周期邊界的Fe₂P/Co₂N和CoP/Co₂N界面理論模型。根據HER機制，在第一個Volmer步驟中，一個H₂O分子在催化劑表面的活性位點（M-H*）上解離為一個被吸附的氫，然后通過M-H*與第二個H₂O分子的耦合生成氣態氫分子，強烈依賴于H*結合能（ΔG_H*）。

作者還計算了H*在催化劑表面的吸附能。Fe₂P/Co₂N異質結的界面Fe位點上的ΔG_H*值約為-0.29 eV，遠小于CoP/Co₂N的-0.45 eV。Fe₂P/Co₂N異質結上ΔG_H*的大幅降低，表明異質結周圍H*的吸附能力得到優化，有利于提高催化劑的析氫性能，進一步說明Fe₂P/Co₂N雜化產物的Fe原子是水解離和H吸附的真正活性位點，活化勢壘較低。結果表明，Fe₂P/Co₂N異質結的Fe₂P和Co₂N之間的界面相互作用有利于有效吸附H*，從而促進反應動力學。

Engineering Active Iron Sites on Nanoporous Bimetal Phosphide/Nitride Heterostructure Array Enabling Robust Overall Water Splitting. Adv. Funct. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adfm.202209465.

https://doi.org/10.1002/adfm.202209465.

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