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背景介绍

        氢作为一种清洁、高效且多功能的能源载体已被广泛认可，电解水制氢则被认为是最具潜力的技术之一。然而，传统贵金属催化剂的高成本限制了其商业可行性。因此，迫切需要开发成本低、催化活性高且稳定性优良的电催化剂来替代传统的铂/碳催化剂在水电解中的应用。针对这一问题，过渡金属磷化物（TMPs）作为一种有前景的替代材料备受关注，它具有丰富的储量、独特的d轨道结构以及较低的吉布斯吸附能。但是，大多数TMPs催化剂在高电流密度条件下的性能存在一定的局限性，这对于提高其工业应用的适用性构成了挑战。

成果简介

        上海大学赵玉峰课题组制备了一种在高电流密度下具有优异析氢性能的微量Mo掺杂NiCoP纳米针电催化剂，该催化剂的构建基于泡沫镍，并创新地将梯度升温水热和磷化工艺相结合，形成了由Mo-NiCoP纳米针自组装成的微球结构电催化剂。研究结果表明：（1）通过独特的梯度升温水热和磷化工艺，合理设计了由纳米针自组装成的微球结构的高性能Mo掺杂NiCoP电催化剂。（2）独特的形貌与小尺寸效应可以提供大量的活性位点，其具有更高的比表面积，这有利于反应物种/中间体的传质。（3）其在碱性电解质中的高电流密度性能优于商品化Pt/C。（4）密度泛函理论（DFT）计算表明，相比于NiCoP对比样，Mo-NiCoP的氢吸附吉布斯自由能更接近于零，同时调节了与*OH和*H的相互作用，说明Mo掺杂明显改善了电催化剂的本征活性，优化了氢吸附吉布斯自由能，促进催化反应动力学，从而提高电催化剂的HER催化性能。

Huang C, Xia Z, Wang J, et al. Highly efficient and stable electrocatalyst for hydrogen evolution by molybdenum doped Ni-Co phosphide nanoneedles at high current density. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-023-5892-7