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背景介紹
氫作為一種清潔、高效且多功能的能源載體已被廣泛認可，電解水制氫則被認為是最具潛力的技術之一。然而，傳統貴金屬催化劑的高成本限制了其商業可行性。因此，迫切需要開發成本低、催化活性高且穩定性優良的電催化劑來替代傳統的鉑/碳催化劑在水電解中的應用。針對這一問題，過渡金屬磷化物（TMPs）作為一種有前景的替代材料備受關注，它具有豐富的儲量、獨特的d軌道結構以及較低的吉布斯吸附能。但是，大多數TMPs催化劑在高電流密度條件下的性能存在一定的局限性，這對于提高其工業應用的適用性構成了挑戰。
成果簡介
上海大學趙玉峰課題組制備了一種在高電流密度下具有優異析氫性能的微量Mo摻雜NiCoP納米針電催化劑，該催化劑的構建基于泡沫鎳，并創新地將梯度升溫水熱和磷化工藝相結合，形成了由Mo-NiCoP納米針自組裝成的微球結構電催化劑。研究結果表明：（1）通過獨特的梯度升溫水熱和磷化工藝，合理設計了由納米針自組裝成的微球結構的高性能Mo摻雜NiCoP電催化劑。（2）獨特的形貌與小尺寸效應可以提供大量的活性位點，其具有更高的比表面積，這有利于反應物種/中間體的傳質。（3）其在堿性電解質中的高電流密度性能優于商品化Pt/C。（4）密度泛函理論（DFT）計算表明，相比于NiCoP對比樣，Mo-NiCoP的氫吸附吉布斯自由能更接近于零，同時調節了與*OH和*H的相互作用，說明Mo摻雜明顯改善了電催化劑的本征活性，優化了氫吸附吉布斯自由能，促進催化反應動力學，從而提高電催化劑的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
