MOF衍生的Co2P納米顆粒/多摻雜多孔碳作為三功能電催化劑

2020-07-30 小材科研

近日，北京化工大學王峰教授、竇美玲副教授課題組和日本產業技術綜合研究所 (AIST)- 京都大學能源化學材料開放創新實驗室(ChEM-OIL)的徐強教授課題組在國際頂級期刊Advanced Materials (影響因子：27.398) 上發表題為「Metal–Organic Framework-Derived Co2P Nanoparticle/Multi-Doped Porous Carbon as a Trifunctional Electrocatalyst」的研究工作。該工作採用Co、N和P雜原子多摻雜炭材料為基體負載過渡金屬磷化物納米粒子，以調控催化劑的比表面積、電導率以及納米粒子的分散性，構建具有高催化性能的氧析出、氫析出和氧還原三功能催化劑。

MOF衍生的Co2P納米顆粒/多摻雜多孔碳作為三功能電催化劑

當前的可再生能源技術，例如水電解和金屬-空氣電池，仍然依靠貴金屬來催化其核心的電化學反應（如氧析出反應（OER）, 氫析出反應（HER）和氧還原反應（ORR））。為克服貴金屬價格昂貴、儲量稀少等問題，非貴金屬電催化劑得以快速發展。過渡金屬磷化物因其儲量豐富、穩定性高、成本低等優點，近年來受到較多關注。然而，過渡金屬磷化物納米粒子仍存在分散性差、比表面積低和電子電導率有限等問題，表現出中等或相對較差的電催化活性。因此，如何有效提高過渡金屬磷化物基催化劑活性位點利用率，促進電催化反應過程中物質/電子傳輸是一個重要的研究方向。

該工作提出了一種基於具有過渡金屬-氮配位周期性分布的類沸石咪唑酯金屬有機框架（ZIFs）材料為前驅體，採用紅磷一步磷化ZIFs構建Co、N和P雜原子多摻雜炭負載Co2P 納米粒子 (Co2P/CoNPC) 的策略。得益於ZIFs一步磷化衍生的具有多元雜原子摻雜特性的分級多孔炭材料與高分散的Co2P納米粒子間的協同作用，所獲得的催化劑表現出優異的OER、HER和ORR電催化性能，並在電解水和金屬-空氣電池應用中表現出優異的催化性能。

MOF衍生的Co2P納米顆粒/多摻雜多孔碳作為三功能電催化劑

該文章第一作者為北京化工大學博士研究生劉海濤，王峰教授、竇美玲副教授和徐強教授為本文共同通訊作者，北京化工大學為第一完成單位，日本產業技術綜合研究所（AIST）為合作單位。本研究工作得到了國家自然科學基金和國家重點研發計劃項目的資助。

來源：北京化工大學

全文連結：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202003649

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