Nano Letters 等离子体辅助合成NiCoP用于高效的全解水

引言

为应对日益增长的能源需求，氢能被认为是一种潜在的清洁可再生能源。电解水是最有可能用于产生氢气的方法之一。高效的水的电解需要高活性，地球存量丰富，高稳定性的催化剂。单金属磷化物对于水的分解具有明显的催化作用，比如磷化镍。理论分析表明混合金属磷化物可以进一步提高他们的催化性能。

成果简介

近期，阿卜杜拉国王科技大学（沙特阿拉伯）Husam N. Alshareef 团队首次报道了一种利用PH₃等离子体辅助合成NiCoP的方法。他们利用PH₃等离子体实现了NiCo-OH向NiCoP的转变， NiCoP生长在泡沫镍基底上，对于电化学析氢（HER）和电化学析氧（OER）都有很强的催化活性。这种方法为合成多金属磷化物提供了新的思路。

图文导读

图1 晶体结构和理论预测

（a,b）Ni₂P和NiCoP的晶体结构；（c,d）Ni₂P和NiCoP的电子能带结构；

（e）Ni₂P，NiCoP（0001）晶面，Pt（111）晶面对于氢原子吸附的自由能图；（f）水的吸附能。

图2 NiCoP的合成方法和结构表征

（a）通过水热法在泡沫镍表面生长NiCo-OH的纳米片，然后利用PH₃等离子体将NiCo-OH转化为NiCoP；

（b）NiCo-OH，NiCoP的XRD图；（c,d）NiCoP的SEM图；（e）NiCoP的mapping图；

（f,g）NiCoP的低倍和放大TEM图；（h）NiCoP的选区衍射图；（i）NiCoP的HRTEM图（插图：EDX图）。

图3 NiCoP的光电子能谱图

（a）Ni 2p3/2的能谱图；（b）Co 2p3/2的能谱图；（c）P 2p的能谱图；

图4 HER催化活性

（a）HER线性扫描伏安曲线；（b）HER对应的塔菲尔曲线；（c）电流密度-10 mA cm^-2时稳定性测试；

（d）不同扫描速率下对双电层的影响；（e）极化曲线；（f）H₂的TOFs。

图5 OER催化活性

（a）OER线性扫描伏安曲线；（b）OER对应的塔菲尔曲线；（c）电流密度-10 mA cm^-2时稳定性测试；

（d）不同扫描速率下对双电层的影响；（e）极化曲线;（f）O₂的TOFs。

图6 电催化全解水

（a）NiCoP作为阴极和阳极全解水的示意图；（b）0.5 mV s^-1扫速时的极化曲线（插图：全解水的光学照片）

（c）不同电流密度下的稳定性测试。

展望

文章报道了一种新的低温合成NiCoP的方法，合成NiCoP在碱性条件下对电化学析氢（HER）和电化学析氧（OER）都具有很好的催化性能。这种方法为合成其他双金属磷化物提供了新的思路，为提高其电化学催化性能及应用提供了新的方法。

文献链接：Plasma-Assisted Synthesis of NiCoP for Efficient Overall Water Splitting. (Nano Lett, 2016, DOI:10.1021/acs.nanolett.6b03803)