氢气作为一种新型绿色能源载体受到了越来越多的关注。电解水是一种理想的制氢技术。
然而，开发一种高效率的催化剂是当前电解水制氢面临的最大挑战。清华大学一个研究组与中国石油大学（华东）一个研究组合作构建了
CoP/NiCoP
纳米异质结构作为高效的全
pH
范围包括海水的电解水制氢催化剂以及超级电容器的储能材料，研究成果于
2019
年
8
月
20
日发表在《
Advanced Energy Materials
》上。
该研究组采用“晶种模板转化”策略，采用
Co
离子对
Ni5P4
晶种进行刻蚀和磷化，诱导晶相的转化及异质界面结构的形成。同时对暴露的
CoP
（
111
）和
NiCoP
（
111
）晶面的异质结构进行界面原子编辑，有效地改变了
CoP
（
111
）
/NiCoP
（
111
）异质界面上原子排布的无序度，导致界面上微观结构发生变化，这种微观结构的变化在
HER
过程中产生了最优的氢吸附自由能和水裂解能。因此，所构建的多维度
CoP/NiCoP
纳米异质结构表现出了全
pH
（特别是碱性条件下）的
HER
电催化活性和稳定性。此外，将该催化剂应用于真实的海水（黄海海水，
pH
为
7.8
），
HER
电催化活性可赶超
20% Pt/C
催化剂，同时在低电流和高电流密度下均具有优异的稳定性。这项工作所提出的异质界面编辑调控机制提供了过渡金属磷化物的最佳组合的高活性和优异的耐久性，为今后全
pH
电解水制氢催化剂的设计和合成提供重要的借鉴。
利用北京同步辐射装置（
BSRF
）
1W1B-XAFS
实验站
的
X
射线吸收光谱解析得到了
CoP/NiCoP
异质界面的形成造成了晶格畸变产生了
Co
、
Ni
原子局域环境的变化，
Co
的配位数减小，
Ni
的配位数增加、键长也发生变化，根据这些变化结合理论计算，解释了
CoP/NiCoP
纳米异质结构高活性的起源问题。
发表文章：
Yan Lin#, Kaian Sun#, Shoujie Liu#, Xiaomeng Chen, Yuansheng Cheng, Weng-Chon Cheong, Zheng Chen, Lirong Zheng, Jun Zhang*, Xiyou Li, Yuan Pan*, Chen Chen*
.
Construction of CoP/NiCoP Nanotadpoles Heterojunction Interface for Wide pH Hydrogen Evolution Electrocatalysis and Supercapacitor,Adv. Energy Mater.,2019, 9, 1901213.
