20世紀以來，隨著能源需求增加，開發新型綠色能源變得迫切。氫能因其綠色、持續和高效的特點，逐漸受到關注。電解水制氫技術通過電解分解水產生氫氣和氧氣，具備無污染、低能耗和高效益等優點，是氫能制備的重要方法之一。盡管如此，析氧反應（OER）中的四電子轉移過程是限速步驟，嚴重影響水分解的效率。
通過X射線衍射（XRD）譜圖表征，圖1a證實了Co2P/WO3-x的成功合成。掃描電子顯微鏡（SEM）顯示，Co2P/WO3-x樣品均勻分布在CC上，并呈現獨特的花狀結構（圖1b、1c）。通過透射電子顯微鏡（TEM）觀察表明Co2P/WO3-x納米花由許多納米片組成。高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）圖（圖1e）顯示WO3與Co2P之間有明顯的界面，表明形成了異質結構。綠色虛線圈中無明顯晶格條紋，表明缺陷的形成。電子順磁共振（EPR）表征顯示，Co2P/WO3-x的峰面積大于WO3，表明具有氧空位，有利于暴露活性位點（圖1f）。元素映射圖（EDS）表明Co、W、O、P元素在催化劑表面均勻分布（圖1g）。
為了評估催化劑的電催化性能，在1 M KOH溶液中進行了測試。與WO3/CC、Co2P、IrO2、WO3-x/CC和Co-WO3/CC相比，Co2P/WO3-x/CC展現出最佳電催化性能（圖3a），在254 mV時即可實現10 mA cm-2的電流密度（圖3b），Tafel斜率僅為58.32 mV dec-1（圖3c）。其電化學阻抗較小（圖3d），表明電荷轉移阻力小。具有較大的電化學活性表面積（圖3f），有利于暴露更多的活性位點。在經歷2000次循環和100小時穩定性測試后（圖4a、4b），催化劑活性催化劑活性沒有明顯下降，證明其良好的穩定性。
林健健課題組通過簡單三步法合成了Co2P/WO3-x/CC電催化劑，展示出優異的OER性能。其性能良好主要歸因于：1. 異質結構促進離子間相互作用，縮短電荷通道，有利于電子快速轉移；2. 具有氧空位，增加了活性位點的暴露；3. 花狀結構提高了電化學活性表面積和支撐性，利于析氧動力學和穩定性。本研究為制備具有異質界面和氧空位的高效非貴金屬OER電催化劑提供了可行策略。
Hui Guo,?Lu Pan,?Huimin Jiang,?Mengyou Gao,?Hong Wang,?Aslam Khan,?Nasir A. Siddiqui,??Jianjian Lin
Chemistry – A European Journal
DOI: 10.1002/chem.202402907
