合理设计具有低成本、高效率的析氢（HER）、析氧（OER）电催化剂是可再生能源转化的当务之急。

近日，中国石油大学（北京）戈磊教授，刘坚教授，澳大利亚斯威本科技大学马天翼教授报道了首次提出了一种简便的合成M（M=Fe，Cu，Zn，Mo）掺杂双金属硫化物异质结构Ni₃S₂/Co₃S₄电催化剂的方法。

文章要点

1）研究人员首先用沉淀法制备了Co-MOF，然后用简单的溶剂热法得到了金属M（M=Fe，Cu，Zn，Mo）-Ni₃S₂/Co3S₄在NF上的前驱体材料。随后，以TAA为硫源，前驱体材料在180 ℃下硫化，得到M（M=Fe，Cu，Zn，Mo）-Ni₃S₂/Co₃S₄。

2）实验结果显示，所制备的双功能Cu-Ni₃S₂/Co₃S₄电极在1 M KOH电解液中具有良好的HER和OER电催化活性，仅需79 mV（150 mV）的过电位即可提供10 mA cm^-2（20 mA cm^-2）的电流密度。此外，在双电极结构中，电流密度为10 mA cm-2时，电池电压低至1.49 V，性能远远优于已报道的大多数双功能金属硫化物电催化剂。

3）研究发现，除了通过优化催化剂的微观结构来增加催化剂的比表面积外，Cu离子的引入还可以促进高价Ni/Co中心的形成，这一点得到了XPS结果的证实。密度泛函理论（DFT）计算表明，Cu掺杂促进了高价Co中心的形成，提高了Ni和Co物种的电荷转移性能，从而通过调节Co的d带中心和降低含H、O中间体（H*、OH*、OOH*）在催化剂表面的吸附能来提高本征催化活性。

这项工作突出了开发过渡金属离子掺杂对提高双金属硫化物的电催化活性的重要性。

参考文献

Su H, Song S, Li S, Gao Y , Ge L, Song W, Ma T , Liu J, High-valent bimetal Ni₃S₂/Co₃S₄ induced by Cu doping for bifunctional electrocatalytic water splitting, Applied Catalysis B: Environmental (2021)

DOI：10.1016/j.apcatb.2021.120225

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120225