AFM：一石二鸟！双功能Co掺杂Rh电催化剂上同时实现甲醇氧化与析氢

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在各种制氢方法中，电化学整体水分解(OWS)制氢是最有前景的方法之一。由于目前成熟的质子交换膜技术，这种电解通常在酸性介质中进行。然而，所应用的金属催化剂易于被腐蚀和溶解。在这种情况下，大多数优异的HER催化剂不可避免地发生HER的效率和催化剂耐久性下降。为了克服这一难题，开发在碱性介质中进行高效HER反应的催化剂具有重要意义。

基于此， 德国锡根大学杨年俊 和 中科院山西煤化所童希立 等以Co超薄纳米片为桥梁，合成了在炭黑上生长的Co掺杂Rh纳米粒子。更重要的是，通过改变添加的Rh前驱体的含量，可以简单地调整这些Co掺杂Rh纳米颗粒的掺杂含量和粒径。

性能测试结果显示，Co掺杂Rh纳米颗粒对HER和MOR表现出优异的性能。在碱性介质中，Co掺杂Rh纳米颗粒在电流强度为10、50和100 mA cm ^-2 时的HER过电位分别为为2、30和73 mV，优于优于Rh/C和商业20wt% Pt/C电催化剂。

此外，对于MOR反应，该电催化剂的质量活性高达889 mA mg ^-1 ，优于大多数Rh基电催化剂。将Co掺杂Rh作为HER和MOR双功能电催化剂，组装的电解槽仅需1.545 V的电池电压就能达到10 mA cm ^-2 的电流密度，电压比Pt/C| |IrO2(1.658 V)小113 mV。

密度泛函理论(DFT)计算进一步证明，这种双功能电催化剂在碱性介质中显著的活性来源于重要中间体(如H ₂ O，OH*和COOH*)的吸附增强、在HER反应中Volmer步骤的能垒以及MOR反应中从CO 转化为COOH*的能垒降低。综上，该项研究揭示了Co掺杂催化剂的内在催化机理，为合理设计活性双功能催化剂以实现高效整体水分解制氢提供了理论指导。

Coupling Methanol Oxidation with Hydrogen Evolution on Bifunctional Co-Doped Rh Electrocatalyst for Efficient Hydrogen Generation. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202209134

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