氫氣具有能量密度高、清潔、可持續(xù)性和“零碳”排放等優(yōu)點,在替代化石燃料和保障能源安全方面受到了極大的關(guān)注。電解水是一種高效、環(huán)保的高質(zhì)量產(chǎn)氫方法。然而,由于析氫反應(HER)和析氧反應(OER)的反應動力學都很緩慢,因此需要較高的能量來驅(qū)動電解水產(chǎn)氫。到目前為止,Pt和Ir基催化劑分別對HER和OER表現(xiàn)出較高的電催化活性,但其高昂的成本和稀缺性限制了它們的實際應用。因此,大量的研究人員致力于開發(fā)低成本、高效、穩(wěn)定的非貴金屬催化劑。基于此,青島科技大學吳則星和王磊(共同通訊)等人采用腐蝕工程和低溫磷化的方法在泡沫鎳鐵上制備了非晶Mo摻雜的NiFeP(Mo-NiFeP/NIF)催化劑。本文在三電極體系中測試了Mo-NiFeP/NIF和對比催化劑的OER電催化活性。測試結(jié)果表明,Mo-NiFeP/NIF的催化活性最好,其過電位分別為207、227、310和330 mV(10、50、500和1000 mA cm-2)。相比于Mo-NiFe/NIF(240、266、333和353 mV)和NiFeP/NIF(248、278、368和387 mV),Mo-NiFeP/NIF優(yōu)異的催化性能表明Mo的引入和低溫磷化過程對提高催化劑的催化活性具有重要作用。值得注意的是,Mo的含量、次亞磷酸鈉的含量和磷化溫度可以有效地調(diào)節(jié)催化劑的電催化活性。之后,本文還在堿性和中性介質(zhì)中測試了Mo-NiFeP/NIF-2、Mo-NiFe/NIF-2、NiFeP/NIF-2、Pt/C和NIF的HER性能。正如預期的那樣(1 M KOH),與Mo-NiFe/NIF(212、295、394和416 mV),NiFeP/NIF-2(171、271、368和391 mV)和NIF(236、323、447和488 mV)相比,Mo-NiFeP/NIF-2的HER活性極好,過電位分別為58、186、318和356 mV(10、50、500和1000 mA cm-2)。令人印象深刻的是,Mo-NiFeP/NIF-2在中性介質(zhì)(1 M PBS)中也表現(xiàn)出了優(yōu)越的HER活性。Mo-NiFeP/NIF-2在較低的過電位(174,281,605和713 mV)下就達到了10,50,500和1000 mA cm-2的電流密度。最后,由于Mo-NiFeP/NIF和Mo-NiFeP/NIF-2在堿性電解質(zhì)中對OER和HER都具有優(yōu)異的電催化性能,因此本文在1 M KOH中,分別以Mo-NiFeP/NIF和Mo-NiFeP/NIF-2作為陽極和陰極進行了全水解測試。令人滿意的是,Mo-NiFeP/NIF-2||Mo-NiFeP/NIF分別需要1.55、1.63、1.69和1.79 V的電壓就能達到10、50、500和1000 mA cm-2的電流密度,顯著優(yōu)于Pt/C||RuO2。綜上所述,本文通過腐蝕和低溫磷化工藝在泡沫鎳鐵上原位負載了Mo-NiFeP/NIF納米球,該催化劑具有非晶性質(zhì)、高價Mo摻雜和超親水表面等優(yōu)點。此外,富含通道的泡沫鎳鐵和基底加速了生成氣體的釋放,從而促進了質(zhì)量轉(zhuǎn)移和占據(jù)的活性位點的釋放。研究結(jié)果表明,本文所制備的電催化劑對OER和HER都具有良好的電催化性能,且在各種電解質(zhì)中都具有較小的過電位。更加重要的是,由本文制備的電催化劑組裝而成的電解槽在堿性電解質(zhì)中表現(xiàn)出較小的水分解電壓,并且在大電流密度下具有良好的長期穩(wěn)定性。總之,本文的制備方法不僅經(jīng)濟、簡便,還將為與能源相關(guān)的領域的高效電催化劑的制備提供有價值的策略。Amorphous High-valence Mo-doped NiFeP Nanospheres as Efficient Electrocatalysts for Overall Water-splitting Under Large-current Den, Chemical Engineering Journal, 2023, DOI: 10.1016/j.cej.2023.143833.https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.143833.