化石燃料短缺和温室气体排放的问题使开发可持续和清洁能源研究迫在眉睫。水电解是生产氢燃料的非常有前景的技术，需要高活性的析氢反应（HER）电催化剂以确保高效产氢。铂是最有效和应用最广泛的HER电催化剂，但它储量有限且价格昂贵。因此，基于非贵金属的电催化剂成为研究的重点。过渡金属磷化物（TMPs）在酸性和碱性介质中显示出优异的HER催化活性。然而，对于磷酸钙，仍有很大的空间可进一步提高其HER活性和稳定性。

有鉴于此，西南大学李长明教授、Weihua Hu等人合作，提出了一种新型的Au掺杂策略，以提高CoP的HER催化性能。

本文要点

1）通过两步热解处理掺有金纳米颗粒的沸石-咪唑盐骨架ZIF-67前体，合成了附着在氮掺杂碳上的Au/CoP异质结构纳米颗粒催化剂，称为Au/CoP@NC-3。

2）Au/CoP@NC-3在酸性和碱性条件下均显示出优异的HER活性以及良好的耐久性，分别在118.2和140.9 mV的低过电势下产生10 mA cm^-2的HER电流密度，大大优于其不含金的对应催化剂CoP@NC。

3）分析表明，Au/CoP@NC-3的高HER活性归因于Au纳米颗粒的存在，Au纳米颗粒扩大了电化学活性表面积并调节了活性CoP物种的电子结构，从CoP到Au纳米粒子的电子转移导致Co原子上的电子密度降低，从而增强了水的吸附并优化了H吸附以促进HER过程。

总之，该工作提出了一种新型的Au纳米粒子掺杂策略，为高活性HER催化剂的设计开发具有重要的借鉴意义。

参考文献：

Xiaoyan Wang et al. Gold-Incorporated Cobalt Phosphide Nanoparticles on Nitrogen-Doped Carbon for Enhanced Hydrogen Evolution Electrocatalysis. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020.

DOI: 10.1021/acsami.0c02076

https://doi.org/10.1021/acsami.0c02076