吴则星/王磊Chem. Eng. J.：非晶态高价Mo掺杂NiFeP纳米球实现高效全水解

氢气具有能量密度高、清洁、可持续性和“零碳”排放等优点，在替代化石燃料和保障能源安全方面受到了极大的关注。电解水是一种高效、环保的高质量产氢方法。然而，由于析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的反应动力学都很缓慢，因此需要较高的能量来驱动电解水产氢。到目前为止，Pt和Ir基催化剂分别对HER和OER表现出较高的电催化活性，但其高昂的成本和稀缺性限制了它们的实际应用。因此，大量的研究人员致力于开发低成本、高效、稳定的非贵金属催化剂。

基于此，青岛科技大学吴则星和王磊(共同通讯)等人采用腐蚀工程和低温磷化的方法在泡沫镍铁上制备了非晶Mo掺杂的NiFeP(Mo-NiFeP/NIF)催化剂。

本文在三电极体系中测试了Mo-NiFeP/NIF和对比催化剂的OER电催化活性。测试结果表明，Mo-NiFeP/NIF的催化活性最好，其过电位分别为207、227、310和330 mV(10、50、500和1000 mA cm^-2)。相比于Mo-NiFe/NIF(240、266、333和353 mV)和NiFeP/NIF(248、278、368和387 mV)，Mo-NiFeP/NIF优异的催化性能表明Mo的引入和低温磷化过程对提高催化剂的催化活性具有重要作用。值得注意的是，Mo的含量、次亚磷酸钠的含量和磷化温度可以有效地调节催化剂的电催化活性。

之后，本文还在碱性和中性介质中测试了Mo-NiFeP/NIF-2、Mo-NiFe/NIF-2、NiFeP/NIF-2、Pt/C和NIF的HER性能。正如预期的那样(1 M KOH)，与Mo-NiFe/NIF(212、295、394和416 mV)，NiFeP/NIF-2(171、271、368和391 mV)和NIF(236、323、447和488 mV)相比，Mo-NiFeP/NIF-2的HER活性极好，过电位分别为58、186、318和356 mV(10、50、500和1000 mA cm^-2)。令人印象深刻的是，Mo-NiFeP/NIF-2在中性介质(1 M PBS)中也表现出了优越的HER活性。Mo-NiFeP/NIF-2在较低的过电位(174，281，605和713 mV)下就达到了10，50，500和1000 mA cm^-2的电流密度。

最后，由于Mo-NiFeP/NIF和Mo-NiFeP/NIF-2在碱性电解质中对OER和HER都具有优异的电催化性能，因此本文在1 M KOH中，分别以Mo-NiFeP/NIF和Mo-NiFeP/NIF-2作为阳极和阴极进行了全水解测试。令人满意的是，Mo-NiFeP/NIF-2||Mo-NiFeP/NIF分别需要1.55、1.63、1.69和1.79 V的电压就能达到10、50、500和1000 mA cm^-2的电流密度，显著优于Pt/C||RuO₂。

综上所述，本文通过腐蚀和低温磷化工艺在泡沫镍铁上原位负载了Mo-NiFeP/NIF纳米球，该催化剂具有非晶性质、高价Mo掺杂和超亲水表面等优点。此外，富含通道的泡沫镍铁和基底加速了生成气体的释放，从而促进了质量转移和占据的活性位点的释放。研究结果表明，本文所制备的电催化剂对OER和HER都具有良好的电催化性能，且在各种电解质中都具有较小的过电位。

更加重要的是，由本文制备的电催化剂组装而成的电解槽在碱性电解质中表现出较小的水分解电压，并且在大电流密度下具有良好的长期稳定性。总之，本文的制备方法不仅经济、简便，还将为与能源相关的领域的高效电催化剂的制备提供有价值的策略。

Amorphous High-valence Mo-doped NiFeP Nanospheres as Efficient Electrocatalysts for Overall Water-splitting Under Large-current Den, Chemical Engineering Journal, 2023, DOI: 10.1016/j.cej.2023.143833.

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.143833.