姚向东/杨东江Small Science: 超越铂:富缺陷CoP3/Ni2P异质结构用于析氢电催化

雨辰

2021-03-24

水电解是生产纯氢气的一种很有前途的选择，但是它受到高成本的限制。开发用于析氢反应（HER）的高效，低成本的电催化剂对于降低成本至关重要。异质结构具有优异的HER活性，但仍不及商用Pt/C。

有鉴于此，格里菲斯大学Xiangdong Yao(姚向东)教授和青岛大学杨东江教授等人，通过等离子体策略将空位型缺陷设计到CoP₃/Ni₂P异质结的界面中，合成的缺陷CoP₃/Ni₂P的过电位低于Pt/C。

本文要点

1）在2D CoP₃/Ni₂P纳米片上进行Ar等离子体处理，在CoP₃/Ni₂P异质结构的界面处产生缺陷。由于具有较薄的二维结构，Ar-等离子体很容易对CoP₃/Ni₂P界面产生影响。因此，大量的磷空位缺陷(P空位)也局限于异质结构的界面。同时，部分界面空位被外部O原子重新填充，形成O-充填缺陷。

2）在酸性和碱性介质中，其在50 mV的过电位下的比活性分别比Pt/C高约2倍和1.7倍。对于水的电催化，其电流密度在2.0 V时达到215 mA cm^-2，可以满足实际工业水分解的目标。

3）理论计算表明，界面缺陷重构了电子结构，加速了电荷转移，促进了反应物的吸附，降低了水分解的能垒，从而提高了HER的活性。

参考文献：

Lijie Zhang et al. Beyond Platinum: Defects Abundant CoP₃/Ni₂P Heterostructure for Hydrogen Evolution Electrocatalysis. Small Science, 2021.

DOI: 10.1002/smsc.202000027

https://doi.org/10.1002/smsc.202000027