電化學(xué)全解水是一種綠色環(huán)保且高效的綠氫制備方式，涉及氫析出（HER）和氧析出（OER）兩個(gè)半反應(yīng)。由于HER/OER的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)非常緩慢，往往需要很高的過(guò)電位來(lái)驅(qū)動(dòng)全解水，從而導(dǎo)致綠氫的價(jià)格居高不下。因此，亟需研發(fā)廉價(jià)、高效且穩(wěn)定的HER/OER催化劑。

過(guò)渡金屬磷化物因其價(jià)格低廉、本征活性高、導(dǎo)電性好且結(jié)構(gòu)和組成可調(diào)，是一類非常有應(yīng)用前景的HER/OER催化劑，但其電化學(xué)全解水性能還有待進(jìn)一步提高。此外，過(guò)渡金屬磷化物在不同電解質(zhì)中的HER/OER催化機(jī)理尚不明確。基于此，本文提出了一種普魯士藍(lán)類似物（PBA）衍生策略，在泡沫鎳基底上先合成蜂窩狀超薄PBA納米片，再通過(guò)低溫磷化將PBA轉(zhuǎn)化為異質(zhì)Co₂P-Fe₂P超薄納米片。在堿性、酸性和中性電解液中，NF@CoFeP催化HER/OER的過(guò)電位都很低。將NF@CoFeP直接作為陰/陽(yáng)極構(gòu)建電解水裝置，其電解水性能非常優(yōu)異（如：堿性條件下，10 mA cm^-2的驅(qū)動(dòng)電壓僅為1.45 V，500 mA cm^-2的驅(qū)動(dòng)電壓僅為1.79 V；運(yùn)行50小時(shí)性能基本無(wú)衰減）。最后，通過(guò)原位拉曼光譜表征揭示了NF@CoFeP在不同電解液中的HER/OER電催化反應(yīng)過(guò)程及相關(guān)催化活性組分。

上述研究以“Prussian-Blue-Analogue-Derived Ultrathin Co₂P-Fe₂P Nanosheets for pH-Universal Overall Water Splitting”為題，發(fā)表在美國(guó)化學(xué)會(huì)納米材料領(lǐng)域權(quán)威期刊《Nano Letters》上。論文的第一作者為我院2021級(jí)碩士研究生張炬楨，通訊作者為我院李金成副教授和中科院金屬所張峰副研究員。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金及云南省優(yōu)秀青年基金的資助。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c02706