Angew. Chem. ：钒掺杂诱导CoP2晶格膨胀用于高效酸性分解水

质子交换膜水电解槽（PEMWE）是一种非常有前景的利用可再生能源制氢的技术手段之一。但其最大的挑战在于研发低价在酸性介质中稳定的催化剂。为此，科研人员开发了大量的过渡金属基材料(如磷化物、硫化物、氮化物、碳化物等)来加速HER和OER反应。尽管已经取得了一些可喜的进展，但与Pt和Ru基催化剂材料的性能相比仍有很大差距。特别是在酸性OER过程中，大多数材料在高氧化电位下不稳定。因此，在酸性介质中探索价格低廉、高效稳定的HER/OER电催化剂对于PEMWE技术发展至关重要，也极具挑战性。

近日，黑龙江大学付宏刚教授和闫海静副教授合作，成功报道了通过钒掺入诱导CoP₂纳米线晶格膨胀，提升了高效的酸性全解水性能。

通过水热合成前驱体，经后续控制磷化处理，获得了在碳布上紧密生长的V-CoP₂多孔纳米线阵列(V-CoP₂/CC)。BET、TEM分析证实了其多孔结构以及V掺杂之后CoP₂发生晶格膨胀。

由于V掺杂诱导CoP₂晶格膨胀，减少了原子波函数重叠，导致d带中心上移，从而有利于氢物种在P位点上吸附，促进了HER反应。此外，V掺杂促进了CoP₂的表面重构，在其表面原位生成一层较厚的含氧空位的Co₃O₄层，从而提高了CoP₂的耐酸腐蚀能力，使其兼具内层V-CoP₂的良好的导电性和外层Co₃O₄的稳定性，加速了OER反应动力学，优化了水和含氧物种的吸附能，提高了OER的活性和稳定性。

在酸性介质中，以V-CoP₂/CC为阴、阳极组装的电解槽在10mA cm^-2时需要电压仅为1.47 V，优于Pt-C/CC||RuO₂/CC商业电解槽的全解水活性，同时具有优异的稳定性，并且可以利用太阳能电池驱动高效运转，在与可再生能源耦合方面展现出具有巨大的潜力。这项工作为利用晶格工程设计高效酸性水分解电催化剂提供了新途径。

论文信息：

Vanadium-Incorporated CoP₂ with Lattice Expansion for Highly Efficient Acidic Overall Water Splitting

Honggang Fu,Yu Wang,Yanqing Jiao,Ganceng Yang,Haijing Yan,Chungui Tian,Aiping Wu,Yue Liu

文章的第一作者是黑龙江大学的硕士研究生王雨

通讯作者：付宏刚，闫海静

通讯单位：黑龙江大学

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202116233