电催化水分解析氢反应(HER)为将电能转化为清洁化学燃料提供了一条有效的途径，但是高中间体(H*，OH*)吸附/解吸能垒和缓慢的物质/电荷转移增加了在大电流密度下碱性水电解析氢的过电位。
根据大多数文献报道，利用催化剂的形态结构调控电子结构以减少反应能垒和改善物质/电荷传输是一种有效的策略。基于此，浙江大学张兴旺课题组构建了一种Ce掺杂CoP纳米片/Ni3P@NF异质结构(Ce0.2-CoP/Ni3P@NF)，Ce0.2-CoP和Ni3P@NF能够协同改善水分解动力学。电化学性能测试结果显示，在1.0 M KOH中Ce0.2-CoP/Ni3P@NF在−500 mA cm−2和−1000 mA cm−2电流密度下的HER过电位分别为−185 mV和−225 mV，并且显示出连续运行200小时的长期稳定性。此外，Ce0.2-CoP/Ni3P@NF催化剂在大电流密度下也表现出显著的pH通用性(在0.5 M H2SO4和1.0 M PBS中，电流密度为−500 mA cm−2时的HER过电位分别为162 mV和406 mV)。更重要的是，在准工业条件(25wt% KOH，50°C)下，使用Ce0.2-CoP/Ni3P@NF作为阴极的电解槽只需要1.775 V的电池电压电流密度就能达到500 mA cm−2。实验结果和密度泛函理论(DFT)的计算进一步揭示了Ce0.2-CoP/Ni3P@NF催化剂的协同激活机制:1.Ni3P@NF载体提供了一个粗糙和导电表面，以负载活性组分(CoP)，并调节CoP和Ni3P之间的电子相互作用；2.Ce掺杂进一步导致CoP/Ni3P@NF中电荷重新分步。因此，CoP/Ni3P的电子相互作用和Ce掺杂诱导的电荷重分布协同激活了CoP，使得其d带中心(εd=−2.0 eV)远离费米能级，从而降低了H*解吸和H2O解离能垒。总的来说，这项工作为设计适用于大电流密度的能量转换催化剂提供了一个新的策略。The Synergistic Activation of Ce-Doping and CoP/Ni3P Hybrid Interaction for Efficient Water Splitting at Large-Current-Density Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202212381
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