Advanced Energy Materials:酸性介质和磷掺杂调控钴基化合物用于高效电解水

通过合理的结构和组分设计,过渡金属基催化剂有望取代贵金属基材料实现高效的电解水制氢。然而,常规的碱性介质制备方法难以做到对产物的可控调节和制备。基于此,山东大学前沿交叉科学青岛研究院吴昊邓伟侨团队联合新加坡国立大学合作者提出酸性介质制备策略,通过调节析出溶解化学反应平衡实现对材料结构的精确调控。

前期工作中,酸性介质制备策略分别实现了对材料结构、厚度以及晶面的精准调控,制备出一系列通过传统方法难以获得的纳米催化剂材料(J. Mater. Chem. A, 2017, 5, 24153,Adv. Energy Mater. 2018, 8, 1702704,Adv. Mater. 2018, 30, 1804341)。在近期工作中,作者们利用CoCO3产物较小的溶度积常数(Ksp),酸性介质制备策略应用于Co体系展现出不同寻常的组分和结构演化。此外,采用P掺杂优化电子结构。理论模拟结果表明,电负性更小的P取代O能增强与之相邻的Co原子的电荷密度,DFT计算结果表明P掺杂能有效降低Co位点过大的H*结合能,因而有效提高析氢活性。该工作揭示了酸性介质制备Co体系不同寻常的组分和结构演化以及P掺杂引起的电子结构和H*吸附能变化,为合理制备高效电解水催化剂提供参考。

论文信息:

Acidic Media Regulated Hierarchical Cobalt Compounds with Phosphorous Doping as Water Splitting Electrocatalysts

Danna Song#, Jikai Sun#, Lanju Sun, Shengliang Zhai, Ghim Wei Ho*, Hao Wu*, Wei‐Qiao Deng

Advanced Energy Materials

DOI: 10.1002/aenm.202100358