上海工程技术大学、伦敦大学学院及林肯大学GEE：电催化析氢过程中磷和过渡金属之间的相互作用
上海工程技术大学李文尧副教授、伦敦大学学院Dan J.L. Brett教授和林肯大学何冠杰博士等人在Green Energy & Environment发表了题为“Realizing optimal hydrogen evolution reaction properties via tuning phosphorous and transition metal interactions”的文章，通过对碱性条件下Co-Mo-P纳米片的结构调控，解释析氢过程中Co，Mo双金属磷化物（CoxMoyP）的金属和磷的相互作用，并论证了通过改变过渡金属和磷的相互作用来优化催化剂性能的有效策略。
● 研究背景
由于其环保工艺和高纯度的产品，水的电解工艺是一种清洁、直接的大规模生产氢气的方法，对未来能源的安全至关重要。水的电解过程由阴极上的析氢反应（HER）和阳极上的析氧反应（OER）组成。在过去的十几年中，科学家们为开发用于HER和OER的高性能、低成本和稳定的电催化剂付出了巨大的努力。过渡金属磷化物是较容易获取的材料，其优秀且可以调节的电化学性能可以用来作为电催化析氢（HER）催化剂。与基于Pt的昂贵商业电催化剂相比，由于过渡金属磷化物的高电导率和H*对P3-的中间吸附能，它们被证明是最有效的HER催化剂之一。
● 图文解读
最近的研究已经证明P-O1-和Co3+ -OH-在HER的P掺杂β-CoMoO4中都是有效的表面活性位点，但类似的研究工作尚未考虑调整金属种类/含量和磷相互作用以实现最佳性能。因此本文主要报道了通过简单的水热和PH3氛围下退火获取的Co-Mo磷化物纳米片，通过Co-Mo-P的纳米片的结构调控，获取独特结构具有丰富的活性位点，其在碱性（1M KOH）条件下HER测试接近商用Pt/C催化剂的性能，并通过改变过渡金属和磷的相互作用为优化催化性能提供了有用的策略。
这种通过水热退火工艺获得负载在碳布上的Co-Mo磷化物方式，同时调节磷化物纳米片结构中Co和Mo的含量，因而获得丰富的活性位点。1M KOH溶液中，10 mA cm-2处获得67.3 mV的低过电势且Tafel斜率仅为69.9 mV dec-1，在2000个CV循环中都显示了其出色的稳定性。同时该催化剂还展示出优异的OER性能，在长时间恒电压过程测试中也具有出色的稳定性，表明这是一种很有前途的双功能催化剂。这项工作提供了一种具有高性能和稳定性的经济高效的催化制氢材料，并通过改变过渡金属和磷的相互作用，为优化催化性能提供了有用的策略。
● 文章信息
文章以“Realizing optimal hydrogen evolution reaction properties via tuning phosphorous and transition metal interactions”为题，在Green Energy & Environment期刊发表。该论文由上海工程技术大学、伦敦大学学院（University College London, UCL）和林肯大学（University of Lincoln）合作完成，第一作者为上海工程技术大学硕士研究生江海顺，通讯作者为上海工程技术大学的李文尧副教授，伦敦大学学院的Brett教授和林肯大学的何冠杰博士。
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https://doi.org/10.1016/j.gee.2020.07.009
通讯作者简介
李文尧
李文尧副教授致力于低维半导体纳米材料的制备、表征及应用研究，探索纳米材料在新一代储能器件：超级电容器、Li离子电池，以及光、电化学催化等重要领域的应用。主持国家自然科学基金青年基金、上海市“晨光计划”、上海工程技术大学“腾飞计划”等项目；目前已在Advanced Functional Materials、Nano Energy、Advanced Science和Journal of Materials Chemistry A等国际期刊上发表SCI论文76篇，通讯或第一作者SCI论文42篇，其中IF > 10.0论文8篇，IF > 3.0论文38篇，所有论文自发表以来已被SCI引用3000余次，H-index为32；授权发明专利23项。
Dan J.L. Brett
Dan J.L. Brett教授，伦敦大学学院化工学院教授，电化学创新实验室负责人，英国国家级储能战略——法拉第项目专家组成员。博士毕业于伦敦帝国理工学院。Brett教授领导的电化学创新实验室（EIL）主要从事能源器件和新工艺的研发，材料的制备，检测设备和技术的开发。包括燃料电池，锂电池和超级电容器的生产工艺的优化。该实验室拥有雄厚的科研实力和资金支持，直接项目经费3千3百万英镑。实验室成果促成了附属公司的建立，Bramble Energy成为英国领先的燃料电池生产厂商。Brett教授发表论文400余篇，H因子51，曾经获得Baker奖章，De Nora Prize for Applied Electrochemistry等荣誉。
何冠杰
何冠杰博士，林肯大学化学院高级讲师，伦敦大学学院荣誉讲师。主要从事水系储能和能量转换材料与器件的研究。发表论文70余篇，H因子24。曾获得STFC Experimental Design Award, STFC/MDC Futures Early Career Award, Yale-UCL Collaborative Award等荣誉和项目资助。
撰稿：原文作者
编辑：GEE编辑部