電催化的析氫反應(HER)是生產清潔的氫燃料的有效方法。然而，設計催化劑的結構、控制其電子特性和操縱其催化位點是該領域的重點和難點。齊魯工業大學趙學波教授團隊的閆理停、姜慧敏等聯合昆士蘭大學王連洲教授提出了一種電化學表面重組策略，以設計用于HER的協同交互磷摻雜碳包覆磷化鉬(A-MoP@PC)電催化劑。
通過對Mo-MOF前驅體進行熱解，然后進行簡單的電化學循環處理，合成了A-MoP@PC。MOF中金屬節點/有機配體的原位轉化成高度分散的MoP/碳電催化材料。這種材料在初始電化學活化過程中，多余的非活性碳殼通過CV過程逐漸剝離，并自行優化為1~3層的碳層。這種表面重構的活性碳表面不僅增強了催化活性，而且同時增強了催化劑的耐久性。在0.5 M H2SO4和1.0 M KOH中電流密度為10 mA cm-2時，A-MoP@PC上HER過電位分別為68 mV和67 mV。
密度泛函理論(DFT)計算表明，A-MoP@PC優異的HER性能是由來自MoP核的電子穿透石墨烯引起的表面電子密度和電勢分布調制的結果。封裝的MoP核就像心臟一樣將電子泵入碳殼；極化碳層的富電子特性有助于增加活性位點并顯著降低ΔGH*。
這種策略可以為設計出優異的HER性能和耐用的電化學催化劑提供了一種新思路。
Electrochemical Surface Restructuring of Phosphorus-Doped Carbon@MoP Electrocatalysts for Hydrogen Evolution. Nano-Micro Letters, 2021. DOI: 10.1007/s40820-021-00737-w