成果簡介
探索用於整體水分解的高效和資源豐富的雙功能電催化劑對於滿足氫經濟的要求具有重要意義，但仍面臨許多挑戰。本文，大連理工大學譚振權教授/王小風副教授等研究人員在在《 ACS Appl. Nano Mater.》期刊發表名為“Hollow CoP Encapsulated in an N-Doped Carbon Nanocage as an Efficient Bifunctional Electrocatalyst for Overall Water Splitting”的論文，研究提出固體 ZIF-67（ZIF =沸石咪唑骨架）的化學蝕刻、連續碳化和磷化處理策略，構建了一種混合奈米結構，其中CoP奈米顆粒嵌入中空的N摻雜碳奈米籠（h-CoP@NC ）。
精細的中空多孔結構有利於有效暴露更多的活性位點並縮短傳質途徑。摻氮的碳層將保護活性CoP單元免於團聚並提高導電性。這些結構因素協同作用有助於提高電催化效能。因此，碳化溫度最佳化的h-CoP@NC-900-300催化劑可以有效地催化析氫和析氧反應，分別具有196和339mV的過電位，提供10mAcm –2的電流密度，表現優於其他對比催化劑。令人印象深刻的是，要將這種最佳電催化劑包含在鹼性電解槽的陽極和陰極中，需要1.764V的電池電壓才能實現 10 mA cm –2的電流密度具有持續運營能力。本研究將透過成分和結構設計為能量轉換應用探索先進的過渡金屬基電催化劑。
圖文導讀
圖1. h-CoP@NCs製備過程示意圖
圖2. (a) 實心 ZIF-67 奈米立方體的 SEM 影象，(b) 中空 ZIF-67 奈米立方體的 SEM 影象，(c) h-CoP@NC-900-300 的SEM 影象，(d) 和 ( E）的TEM影象的h-CoP@ NC-900-300 ，（F）的HRTEM影象的h-oP@ NC-900-300 ，（g）HAADF-STEM影象和元素對映的影象的h-CoP@ NC- 900-300催化劑。
圖3. (a) h-CoP@CN-700-300 、h-CoP@CN-800-300 、h-CoP@CN-900-300和s-CoP@的XRD圖譜和(b)拉曼光譜CN-900-300。
圖4、 h-CoP@CN-900-300的高解析度XPS光譜：Co2p (a)、P2p (b)、C1s (c) 和 N 1s (d)。
圖5、電化學效能
圖6. h-CoP@CN-900-300 的極化曲線|| h-CoP@CN-900-300電解槽在 1.0 M KOH 中分解水；(b) 電解槽的計時電流曲線。
文獻：
https://doi.org/10.1021/acsanm.1c02941
