【DFT+实验】高濂、刘静团队：Co₂P/CoP异质结促进电子重新分布以激活P位点增强碱性条件下电催化析氢反应
【DFT+实验】高濂、刘静团队：Co₂P/CoP异质结促进电子重新分布以激活P位点增强碱性条件下电催化析氢反应
jisuancailiao
计算材料学科研论坛，欢迎新手、专家、大师以及业余爱好者。
以下文章来源于NanoResearch ，作者高濂、刘静团队
Nano Research is a peer-reviewed international research journal published by Tsinghua University Press & Springer.
背景介绍
随着日益增长的低碳减排需求，氢能受到广泛重视。在碱性条件下通过电催化水裂解制氢是目前众多氢气来源方案中碳排放较低，并且真正大规模应用的工艺。相比于传统的铂等贵金属电催化剂，过渡金属磷化物（TMPs）具有电催化活性良好、易于调控化学组成、耐腐蚀和廉价的优势，被认为是一种很有应用前景的碱性析氢催化剂。催化剂表面活性中间体对氢离子的吸附和解吸过程是影响电催化剂活性的关键因素，而单相TMPs往往存在导电性较差和吸附能势垒|ΔG H*ads |远远偏离零的问题。目前，研究人员在设计和实现具有高本征活性、多活性位点和快速电荷转移速率的TMPs催化剂方面取得了很多进展，但活性中间体存在时间短、物理化学性质不稳定的特点，给反应机理的探究造成了很大的困难。因此，开发合理的电子结构调控方法并优化活性中间体的吸脱附行为，通过实验观测来研究提升TMPs催化活性的机制，对TMP电催化材料的开发极为重要。
成果简介
近日， 上海交通大学材料科学与工程学院高濂、刘静团队 提出了一种磷化钴基异质结（Co 2 P/CoP）调控电子分布来实现高活性、多活性位点的催化剂材料，并通过实验结果和理论计算证明P位点激活促进单位点反应途径向多位点途径转化的增强机制。这项工作为设计合成高性能过渡金属磷化物，研究材料电子结构调控和反应机理提供了新的思路。
图文导读
图1：材料的合成过程及物理性质。（a）Co 2 P/CoP异质结合成流程；（b）物相表征；（c）氮气吸脱附等温线。
作者简介
高濂 ，上海交通大学材料科学与工程学院特聘教授，世界陶瓷科学院院士，美国陶瓷学会会士，美国情报研究所（ISI）公布的高引用学者（HiCi学者），荣获2010年何梁何利基金科学与技术进步奖。在国内外重要学术刊物上发表学术论文900篇，被SCI他引20000多篇次，申报中国发明专利92项，已被授权63项。主要从事纳米粉体、纳米复相陶瓷和具有各种纳米结构的无机材料的制备和性能研究。
张鹏 ，上海交通大学材料科学与工程学院院长助理，教授，博士生导师，上海交通大学-建水紫陶联合研究中心、上海交通大学-德尔股份先进材料联合研发中心首席专家。主要从事无机非金属材料在能源、环境方面的基础及应用研究，材料涉及粉体、涂层、薄膜、纤维、块体等方面。目前已获授权专利18项，发布SCI文章近100余篇。主持包括4项国家自然科学基金面上以及国际合作项目，以及上海市科委、企业、地方政府重点合作项目多项。
刘静 ，上海交通大学材料科学与工程学院讲师，硕士生导师。主要致力于无机纳米复合结构的设计、制备及其催化性能研究。在国际一流期刊上发表SCI论文40余篇，已获授权专利4项，承担和参与国家和省部级等各类项目20余项。
课题组简介：能源与环境材料课题组成立于2010年，由高濂教授组建并担任课题组长。课题组主要研究领域包括：(1)纳米复合结构（粉体、薄膜、纤维、块体等）的设计与合成；(2) 光电催化、电催化分解水制氢氧；(3) 电化学能源转化与储存材料。课题组目前有工作人员5人，在站博士后1人，在读博士研究生8人和硕士研究生3人。承担国家自然科学基金、国家重点研发计划、上海市材料基因组、医工交叉合作项目、企业合作研发等多项科研任务。成立上海交通大学-建水紫陶联合研究中心、上海交通大学-德尔股份先进材料联合研发中心。已发表SCI收录文章近百篇，已授权各项专利20余项。
文章信息
Liu B, Zhong B, Li F, et al. Co 2 P/CoP heterostructures with significantly enhanced performance in electrocatalytic hydrogen evolution reaction: Synthesis and electron redistribution mechanism. Nano Research , 2023, 16(11): 12830-12839. https://doi.org/10.1007/s12274-023-6228-3.
识别二维码或点击左下角“阅读原文”可访问全文