氢气具有较高的能量密度、无毒和无碳排放等优点被认为是理想的能源载体之一。电催化水分解法是一种环境友善且高效的制氢方法。与阴极析氢反应(HER)相比，涉及多步电子转移过程的阳极析氧反应(OER)需要较高的过电位来克服动力学缓慢的问题，大大限制了电催化水分解的整体效率。目前，高效OER电催化剂的首选是基于Ru和Ir的材料。然而，它们在水分解中的广泛应用受到稀缺性和高成本的阻碍。为了克服上述限制，有必要设计和制造经济有效的高性能OER电催化剂。
近日，西北大学程永亮、杨方社和申保收等通过静电纺丝、氧化、磷化和硼化处理，设计并制备了一种优异的B, Fe-CoP纳米纤维OER电催化剂。实验结果和理论计算表明，B, Fe-CoP纳米纤维具有层次多孔结构，其可以增强电活性位点的可及性并促进有效的传质，提高OER活性；同时，B和Fe的双掺杂可以更有效地触发重构氢氧化物中的晶格氧机制，并且Fe活性中心有效降低了速率决定步骤的能垒，从而加速OER动力学。性能测试结果显示，将B, Fe-CoP纳米纤维负载到泡沫镍上作为阳极，Pt/C作为阴极组装成的水电解槽仅需1.533、1.618和1.674 V的电压就能分别达到100、500和1000 mA cm−2的电流密度，并且该电解槽在200 mA cm−2电流密度下连续运行100后电压仅升高63 mV。此外，为了验证该催化剂的实际应用潜力，研究人员测试了其在碱性海水中的OER性能。结果显示，B, Fe-CoP纳米纤维在1000 mA cm−2电流密度下的过电位为376 mV，并且在100 mA cm−2电流密度下运行200 h过程中过电位仅轻微增加42 mV。总的来说，该项工作通过实验和理论计算揭示了引入外来元素对反应机制的调控作用，为制备遵循LOM途径的高活性和稳定性OER电催化剂提供了一种新的策略。Dual doping of B and Fe activated lattice oxygen participation for enhanced oxygen evolution reaction activity in alkaline freshwater and seawater. Advanced Functional Materials, 2024. DOI: 10.1002/adfm.202402264
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