可控合成具有明确结构和组成的磷(P)掺杂贵金属电催化剂,在能源化学领域引起了广泛关注。基于此,南京师范大学许冬冬副教授和李亚飞教授(共同通讯作者)等人报道了通过在室温下对次磷酸钠水合物(NaH2PO2•H2O)进行后磷化反应,成功制备了具有可调成分和高度支化结构的原子级P-掺杂Pt纳米枝晶(PtP NDs)。
由于P和Pt之间的电负性不同,PtP NDs中的电子转移不仅促进了析氢反应(HER),而且对甲醇氧化反应(MOR)具有高催化活性。在酸性HER过程中,带负电荷的P位点有利于吸引H+,而Pt位点有利于在碱性MOR过程中吸附带负电的OH–。
H+和OH–离子很容易原位转化为Hads和OHads,最终加快了向HER和MOR的电催化反应动力学。调整P掺杂的含量,可以得到火山形的向HER和MOR方向的活性曲线。
电催化结果表明,P含量约为0.84(at %)的PtP NDs在HER中的η10值仅为13.3 mV,PtP NDs在MOR中的质量活性为4.2 A mg-1,是商业Pt/C的3.8倍。最重要的是,原子级的P掺杂极大地提高了PtP NDs的稳定性,对于促进催化剂的商业化过程至关重要。该工作揭示了原子级P掺杂如何提高贵金属电催化剂的电催化性能,并将为设计高效电催化剂提供了新思路。
Atomic-Level Phosphorus-Doped Ultrathin Pt Nanodendrites as Efficient Electrocatalysts. Adv. Funct. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adfm.202208057.
https://doi.org/10.1002/adfm.202208057.
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