Nature Commun：NiCoP双金属磷化物电催化氧化肼

纳米技术

2023-04-12

使用肼氧化反应替代OER反应能够显著降低电化学制氢能量消耗，但是人们对肼氧化反应的机理和电化学反应利用率并不了解。

有鉴于此，上海硅酸盐研究所施剑林（Jianlin Shi）、崔香枝（Xiangzhi Cui）等报道一种双金属异质结构磷化物催化剂，这种催化剂能够催化肼氧化反应和HER反应，而且反应以一种新型方式切断N-N单键。

本文要点

（1）

通过界面工程策略，合成了3D Ni-Co-P双金属磷化物催化剂，这种催化剂在NiCoP纳米线上均匀修饰CoP纳米粒子。通过异质结构和疏水/亲水界面结构，Ni-Co-P/NF催化剂具有显著改善的HER催化活性和肼氧化催化活性，肼氧化反应达到1000 mA cm^-2电流密度仅需176 mV过电势。其优异的电化学活性来自CoP纳米粒子和NiCoP纳米线之间的界面电荷转移，因此导致肼氧化反应的能垒非常低，而且在0.2 V实现了一种打破N-N化学键的新反应路径。Ni-Co-P/NF在电解槽的阳极室原位生成MPO_x能够通过肼氧化反应恢复为具有催化活性的金属磷化物，因此在100 mA cm^-2电流密度能够稳定100 h。

（2）

电催化肼氧化反应实现了非常高的电催化反应性能，这是因为金属磷化物的催化活性位点能够快速恢复，而且反应具有更低的能垒，因此双金属磷化物作为正负两极电催化剂，能够在0.498 V和500 mA cm^-2电流密度进行电催化，有机磷的电化学反应利用效率达到93 %。通过使用双金属磷化物电极构筑肼燃料电池，峰值制氢速率达到19.6 mol h^-1 m^-2。

参考文献

Libo Zhu, Jian Huang, Ge Meng, Tiantian Wu, Chang Chen, Han Tian, Yafeng Chen, Fantao Kong, Ziwei Chang, Xiangzhi Cui & Jianlin Shi, Active site recovery and N-N bond breakage during hydrazine oxidation boosting the electrochemical hydrogen production. Nat Commun 14, 1997 (2023).

DOI: 10.1038/s41467-023-37618-2

https://www.nature.com/articles/s41467-023-37618-2