哈工大徐平团队ACB：基于金属磷化物——偏磷酸盐强相互作用设计的电解水催化剂

▲第一作者：赵健颖、张园媛、夏雨    

通讯作者：徐平、李思伟、王湘麟     

通讯单位：哈尔滨工业大学、西安交通大学、南方科技大学   

论文DOI： 

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122447    

01
全文速览

设计了CoNiP₄O₁₂负载的RuP电解水催化剂，发现偏磷酸盐和磷化物间的强相互作用赋予了催化剂独特的Ru-P+Ru-O结构。这种配位环境促进了水解离和电解水产氢反应性能。

02
背景介绍

过渡金属偏磷酸盐含有丰富的MO_x和PO₄结构基元，是一类性能极其优异电催化氧析出反应的催化剂。此前的工作中，本课题组发展了MOFs合成CoNi双金属偏磷酸盐纳米阵列OER催化剂的新方法（Adv. Funct. Mater. 2020, 30,1910498; Carbon Energy 2023,10.1002/cey2.375；Small 2021, 17(51), 2105150）。

03
研究出发点

金属偏磷酸盐的OER性能极其优异，但其自身的HER性能较差，限制了在全解水反应中的应用。非贵金属掺杂、复合等常规方法虽然可以提高偏磷酸盐的HER性能，但是与商业化Pt/C仍有较大差距。本研究的出发点是通过引入低含量的Ru，在大幅提升偏磷酸盐的HER性能的同时，保持其OER性能，用于电催化全解水反应。

04
图文解析

▲图1. RuP/CoNiP4O12的谱学表征，结合XANES和EXAFS发现Ru以RuP的形式存在，且同时具有Ru-P和Ru-O配位环境。

▲图2. RuP/CoNiP4O12的电催化性能，其HER和OER的过电位分别仅需要27和227 mV。

▲图3.RuP的控制氧化对照实验。发现RuP被部分氧化后，HER性能显著提升，说明Ru-O和Ru-P的配位环境是提升RuP催化性能的关键。

▲图4：理论计算结果。O修饰的RuP可以显著降低水解离的能垒，进而促进碱性介质中的HER反应。

05
总结与展望

金属磷化物——偏磷酸盐强相互作用可以调控负载磷化物的电子结构和配位环境，有望籍此设计更多的电催化、热催化产氢、加氢催化剂。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926337323000905

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