電化學水分解已成為最具前景的制氫策略之一,其涉及析氫反應(HER)和析氧反應(OER)。然而,由于質子耦合電子的多轉移緩慢,需要顯著的過電位才能達到較為理想的電流。鈷基化合物被認為是最有前景的水分解電催化劑,但其催化性能有待進一步提高。基于此,江蘇海洋大學楊濤團隊通過簡便的兩步法直接在泡沫鎳上合成了具有納米花結構的三元Co-VOx-P(Co-VP)催化劑,該催化劑具有優異的催化性能。由于催化劑固有活性和電導率的增加,Co-VP催化劑顯示出優異的OER和HER催化性能。具體而言,在1.0 M KOH溶液中,Co-VP催化劑在100 mA cm-2電流密度下的OER過電位僅為230 mV,Tafel斜率為64 mV dec-1;另外,Co-VP催化劑在10 mA cm-2電流密度下的HER過電位為98 mV,Tafel斜率為59 mV dec-1,優于最近報道的在堿性介質中性能最佳的鈷基催化劑。實驗和密度泛函理論(DFT)計算表明,在Co-VOx-P表面上,V摻入改變了催化劑的d帶中心,金屬原子上含氧中間體的化學吸附因V摻入而大大減弱。總的來說,由于P和V的結合,Co-VOx-P電催化劑顯示出改進的內在催化性能(增強的電導率、容易的電子轉移和良好的表面吸附強度)。該工作中通過結合具有高價態準金屬的策略,可以擴展到設計其他具有成本效益的電催化劑以獲得更先進的水分解性能。Vanadium-Phosphorus Incorporation Induced Interfacial Modification on Cobalt Catalyst and its Super Electrocatalysis for Water Splitting in Alkaline Media. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120985