​复旦AFM: CrOx调节磷化镍动态重构，实现中性介质中稳定析氢

海水电解为实现低成本和大规模的电化学水分解(EWS)工业制氢提供了一种有希望的策略。为了直接利用海水而不需要脱盐来维持pH值，电解槽需要在中性介质中操作。在中性介质中，析氢反应(HER)动力学缓慢，限制了水分解整体效率。在这种情况下，有必要开发具有成本效益和高活性的电催化剂以提高中性HER性能。过渡金属磷化物已被证明在pH通用介质中表现出与Pt相当的HER活性。

一些研究表明，在外加电位下，催化电极的表面组分经常在HER过程中发生重构过程。这些电化学产生的金属中心和组分通常表现出更高的催化活性；同时，它们能与初始组分有效协同作用，增强水分解和氢吸附，从而获得优异的HER性能。因此，在整个HER过程中，表面活性中心和电解质之间的相互作用是影响催化剂活性和稳定性的关键因素。然而，表面重构过程对过渡金属磷化物在中性介质中耐久性的影响仍有待研究。

近日，复旦大学孙大林、王飞和吴仁兵等开发了一种高活性的CrOx@Ni2P-Ni5P4/NF电极，并对其在中性HER过程中的动态重构进行了研究。

原位光谱表征和理论计算结果表明，CrOx的引入促进了Ni2P-Ni5P4表面的H2O吸附和解离，诱导形成缺陷Ni(OH)x作为附加活性中心；同时，CrOx强大的OH吸附能力抑制了Ni5P4在催化剂表面的过度重构，稳定了催化电极的微观结构。因此，这使得CrOx@Ni2P-Ni5P4/NF催化剂具有快速的HER反应动力学和良好的反应耐久性。

性能测试结果显示，在中性电解质中，CrOx@Ni2P-Ni5P4/NF催化剂在电流密度分别为10和100 mA cm-2时只需要109和263 mV的过电位；同时，该催化剂表现出优异的稳定性，在电流密度为50和100 mA cm-2下能够分别稳定电解超过500小时和250小时。此外，在天然海水中，CrOx@Ni2P-Ni5P4/NF同样表现出优异的活性(164 mV@10 mA cm-2)和在100 mA cm-2下连续电解140小时的稳定性。

总的来说，该项工作证实CrOx通过加速水吸附和稳定重构微观结构来调节金属磷化物的动态表面重构，从而增强中性介质中HER的活性和稳定性，这对中性HER催化电极的合理设计以及海水直接分解具有指导意义。

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