JACS：热剥离法合成原子级Co–P实现高效HER!

主要观点总结

本文研究通过直接热剥离法成功合成原子级分散的CoP₄结构，该催化剂在碱性条件下对氢析出反应（HER）表现出卓越的性能。研究亮点包括磷化剥离策略的实现、CoP₄结构对HER反应动力学的优化、AEM电解槽中的长期稳定性以及通过DFT计算揭示的反应路径优化。成果简介中提到了该催化剂在AEM电解槽中的优异表现和在1.94V电压下可稳定运行500小时的特性。

关键观点总结

关键观点1: 研究采用直接热剥离法成功合成原子级分散的CoP₄结构催化剂。

该催化剂在碱性条件下对HER表现出卓越的性能，是本文的核心创新点。

关键观点2: 研究实现了磷化剥离策略，有效降低了HER过电位和提高了转换频率（TOF）。

该策略的实现使得催化剂的HER活性得到显著提高。

关键观点3: 该催化剂在AEM电解槽中展现出优异的性能和长期稳定性。

在1.94V电压下可稳定运行500小时，为大规模碱性电解水制氢提供了新的催化策略。

关键观点4: 通过原位同步辐射傅里叶变换红外光谱（SR-FTIR）与DFT计算，揭示了CoP₄结构的纳米界面促进水解离并优化Volmer-Heyrovsky反应路径。

这一发现为理解催化剂的工作原理提供了重要依据。

文章预览

点击文末阅读原文可直达文献 碱性析氢反应（HER）是阴离子交换膜（AEM）水电解制氢的关键步骤。然而，相比于酸性条件，碱性 HER 的动力学缓慢 2-3 个数量级，这导致较高的过电位，限制了 AEM 电解槽的效率。此外，非贵金属催化剂往往难以在 HER 活性和长期稳定性之间取得平衡，因此开发高效、稳定的 HER 催化剂仍是挑战。本研究通过  直接热剥离法（thermal exfoliation） ，在超薄碳纳米片上合成了  原子级分散的 CoP₄ 结构（CoP₄-SSC） 。研究表明，CoP₄ 结构能够优化水解离（Volmer）过程，并显著提高 HER 反应动力学。AEM 电解槽测试进一步表明，该催化剂在 1.94 V 电压下可稳定运行  500 小时 ，为高效非贵金属 HER 催化剂的设计提供了新的策略。 成果简介 本研究开发了一种  磷化剥离策略 （phosphidation exfoliation），成功制备出  原子级分散的 CoP₄ ………………………………