氢具有很高的能量密度，有潜力成为净零排放的化石燃料的最佳替代品之一。然而，大规模使用淡水生产氢最终会威胁到生命的生存，因为它会给有限的淡水储量带来压力；另一方面，海水占世界水资源总量的96.5%，然而在将其应用在电解槽之前，需要对海水进行淡化，这不仅是耗能和昂贵的，而且还会产生碳排放。因此，直接电解海水具有重要的意义，可能是储存清洁能源的最佳选择。然而，各种离子盐和其他杂质，如微生物和小颗粒，会干扰电解水，因此使海水的应用成为一个挑战。
基于此，皇家墨尔本理工大学Nasir Mahmood等人设计了一种独特的催化剂，由几微米大小的氮掺杂NiMo3P(N-NiMo3P)多孔片组成，N-NiMo3P不负众望的展现了优异的催化性能。考虑到N-NiMo3P独特的化学成分和结构，本文初步分析了催化剂在1.0 M KOH和澳大利亚墨尔本海滩的真实海水中的HER。线性扫描伏安曲线表明，N-NiMo3P表现出优异的HER活性，通过23 mV和35 mV的低过电位在1.0 M KOH和海水中分别达到10 mA cm-2的电流密度，这一性能不仅优于商业Pt/C(1.0 M KOH和海水中分别需要22.5 mV和73.5 mV的过电位才能达到10 mA cm-2)，而且使N-NiMo3P成为迄今为止在直接海水中催化测试性能最佳催化剂。作为全水解的双功能催化剂，催化剂应能在同一电解质中同时进行阳极和阴极反应。N-NiMo3P展现出优异的OER活性，其在仅196 mV(1.0 M KOH)和346 mV(海水)的过电位下达到10mA cm-2的电流密度，优于商业IrO2(需要313和385 mV的过电位在1.0 M KOH和海水中达到10mA cm-2)。最后，以N-NiMo3P作为阳极和阴极，在1.0 M KOH和真实海水中进行全水解，以探索其商业适用性。在1.0 M KOH和海水中，N-NiMo3P||N-NiMo3P在电压分别为1.52和1.55 V时达到10 mA cm-2的电流密度，表现出了优异的性能。这一性能不仅优于Pt/C||IrO2(以1.584 V和1.607 V在1.0 M KOH和海水中达到10 mA cm-2)，而且是已报道的催化剂中最好的。更重的要的是，在24小时的稳定性测试中，N-NiMo3P保持了87%(1.0 M KOH)和86%(海水)的电流密度，展现出令人满意的稳定性。本文通过热辅助湿化学来制备和改性N-NiMo3P多孔片，由此产生的含Ni和N掺杂的大面积薄片有助于Mo的电子密度重新分布，调节金属-非金属键长并提高催化剂的电导率，显著增加了催化剂的催化活性位点。此外，多孔结构不仅允许更快的质量传输，而且在孔隙边缘的悬挂键位点引入了额外的活性位点，使得N-NiMo3P片的整个基面都具有活性。更重要的是，金属-氮键的存在为催化剂提供了防腐蚀性能，以应对恶劣的海水环境，而表面聚阴离子(磷酸盐和硝酸盐)的存在保护催化剂免受氯化学的影响。除此之外，GC-MS分析表明，合成的催化剂对OER具有很高的选择性，并且完全抑制了析氯反应(CER)。因此，这项工作展示了一种简单的策略来合成高效的海水直接电解催化剂，这对于减小淡水资源的压力和避免耗能的且碳排放的海水淡化过程至关重要。Nitrogen-doped porous nickel molybdenum phosphide sheets for efficient seawater splitting, Small, 2023, DOI: 10.1002/smll.202207310.https://doi.org/10.1002/smll.202207310.
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