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界面工程和元素摻雜是增強氮化鈷對堿性析氫反應(HER)的兩種重要手段。然而，同時結(jié)合這兩種手段來提高氮化鈷在堿性介質(zhì)中的HER催化性能的報道很少，更不用說在酸性介質(zhì)中進行HER了。

基于此，湖南大學Balogun Muhammad-Sadeeq Adetunji(唐杰)、廣州大學黃勇潮和中山大學Yu-wen Hu等實現(xiàn)了高價非3d Mo金屬和非金屬N同時集成在不銹鋼網(wǎng)上，制備出Co基氮化物/氧化物填隙化合物相界(Mo-Co_5.47N/N-CoO)，該催化劑在堿性和酸性介質(zhì)中實現(xiàn)了高效HER。

研究人員首先通過密度泛函理論(DFT)計算來探究Co_5.47N和CoO之間的界面相互作用與Mo、N摻雜對催化劑性能的影響。

結(jié)果表明，獨特的結(jié)構(gòu)不僅實現(xiàn)了多活性位點、增強了水解離動力學和在堿性介質(zhì)中氫吸附自由能低；同時還增強了氫離子(H⁺)的正電荷密度以實現(xiàn)H⁺從催化劑表面接收電子以促進酸性介質(zhì)中的HER。

因此，所制備的Mo-Co_5.47N/N-CoO在堿性介質(zhì)(1.0 M KOH溶液)中，電流密度為10 mA cm^-2時的HER過電位僅為28 mV，這明顯優(yōu)于Co_5.47N(124 mV)；

其在0.5 M H₂SO₄溶液中，電流密度為10 mA cm^-2時的HER過電位為78 mV，并且在電流密度> 44 mA時的性能優(yōu)于商業(yè)Pt/C。這項工作為設(shè)計用于HER及其他領(lǐng)域的高效鈷基電催化劑提供了有效的策略。

In Situ Grown Co-Based Interstitial Compounds: Non-3d Metal and Non-Metal Dual Modulation Boosts Alkaline and Acidic Hydrogen Electrocatalysis. Small, 2021. DOI: 10.1002/smll.202105331

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