电催化水分解制氢是解决迫在眉睫的能源和环境危机的一种经济和绿色的途径。合理设计具有无缝界面、高稳定性、易扩展以及成本低廉的多组分电催化剂用于水电解制氢仍充满极大挑战性。

近日，印度Institute of Nano Science & Technology的Kaushik Ghosh报道了通过电化学沉积，随后在高导电性的无任何任何金属氧化物或氢氧化物的泡沫Ni-石墨烯-碳纳米管（Ni-Gr-CNT）基体上进行热化学气相沉积（TCVD），合理设计了一种超亲水层次化原位双金属磷化物（Ni₂P−CuP₂）。

文章要点

1）高比表面积的Ni-Gr-CNTs基体不仅可以用作良好的集电器，而且还为电解质提供了通向氢气和氧气的光滑通道。双金属磷化物具有超低的过电位（在酸性介质中，10和100 mA/cm²电流密度下的HER过电位分别为12和124 mV，在碱性介质中，在20和50 mA/cm²电流密度下的OER过电位分别为140和190 mV）和高周转频率（对于HER，100mV下达到为1 s^-1，对于OER，300mV下达到1 s^-1）。同时，其也具有低Tafel斜率，低电荷转移电阻，高电化学活性比表面积和活性位点密度，因而具有出色的电催化性能。

2）这种稳固的催化剂在酸性和碱性介质中，在超过300 mA/cm²的高电流密度下均具有超过6天的出色稳定性。同时，这种多功能催化剂在1 M KOH溶液中中具有优异的整体水分解性能，电池电压为1.45 V@10 mA/cm²，长期稳定性高达40h以及最小的电流密度损失（3%）。

3）研究人员展示了将该催化剂与商购的Si太阳能电池结合以进行光辅助的电化学水分解。

参考文献

Sk Riyajuddin, et al, Super-Hydrophilic Hierarchical Ni-Foam-Graphene-Carbon Nanotubes-Ni₂P−CuP₂ Nano-Architecture as Efficient Electrocatalyst for Overall Water Splitting, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.1c00647

https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.1c00647