将析氢反应 (HER) 与尿素氧化反应 (UOR) 结合是一种很有前景的降低能耗的制氢方法。然而，开发低成本、高性能的双功能电催化剂用于 HER 和 UOR 仍然是一个挑战。

有鉴于此，香港城市大学张文军教授和香港理工大学黄勃龙教授等人，通过电沉积和原位模板蚀刻的方法在镍泡沫 (O-NiMoP/NF) 上合成了掺氧的磷化镍钼纳米管阵列。

本文要点

1）受益于 O-NiMoP 的调制电子结构和纳米管阵列结构，自支撑 O-NiMoP/NF 电极对 HER 和 UOR 表现出高效的双功能催化活性。

2）特别是在HER和UOR (HER||UOR)耦合制氢系统中，在电流密度为50 mA cm^-2时，电池电压显著降低1.55 V，比传统的水电解低约300 mV。

3）密度泛函理论计算表明，显著的HER和UOR活性源于Ni位点和Mo、P、O原子诱导的调制电子环境，高价态的Mo原子促使Ni-3d轨道向费米能级(EF)靠拢，从而提高了Ni位点的电化学活性，而具有富电子的P和O原子能够平衡Ni位点表面的电活性，从而起到抑制Ni-H和Ni-O过结合的作用，促进了HER过程中的水离解，平衡了UOR过程中中间体的吸附/解吸。

总之，Ni基磷化物纳米管阵列作为HER||OER系统中的双功能电催化剂的开发提供了一种实现节能制氢的新方法。

参考文献：

Hao Jiang et al. Oxygen-Incorporated NiMoP Nanotube Arrays as Efficient Bifunctional Electrocatalysts For Urea-Assisted Energy-Saving Hydrogen Production in Alkaline Electrolyte. Advanced Functional Materials, 2021.

DOI: 10.1002/adfm.202104951

https://doi.org/10.1002/adfm.202104951