面向碱性阴离子交换膜电解水的双功能高活性长寿命双金属磷化物外延生长催化剂研究

本研究针对双金属磷化物作为双功能电催化剂在阴离子交换膜水电解（AEMWE）中替代贵金属的应用瓶颈，提出了一种在原子缺陷工程Ti3C2Tx MXene上外延生长NiCoP的新型杂化策略（NiCoP@Ti3C2Tx）。该催化剂在HER和OER中分别仅需54/247 mV过电位即可达到10 mA cm?2，全水解仅需1.67 V达到100 mA cm?2，且AEMWE电池在1 A cm?2下呈现1.96 V的优异性能并稳定运行500小时，显著超越商用Pt/C||RuO2体系，为过渡金属磷化物替代贵金属催化剂提供了新范式。

　　

通过晶面受限外延生长技术，研究人员在原子缺陷工程的Ti₃C₂T_x MXene基底上成功构建了镍钴磷化物异质结构（NiCoP@Ti₃C₂T_x）。异质界面处的高效电荷转移不仅优化了杂化材料的化学状态，同时显著提升了析氢反应（HER）和析氧反应（OER）的动力学过程。理论计算证实这种异质结构工程可精准调控含氢/氧中间体的吸附能，从而促进全水解反应。该催化剂展现出卓越的双功能性：在HER和OER中分别仅需54 mV和247 mV的过电位即可达到10 mA cm^?2的电流密度，全水解反应中仅需1.67 V即可驱动100 mA cm^?2的电流。采用对称电极构型的AEMWE电解槽在60°C条件下表现出1.96 V@1 A cm^?2的高效性能，并在0.5 A cm^?2下稳定运行超过500小时，性能显著优于商业贵金属催化剂Pt/C||RuO₂。该研究为在缺陷工程二维基底上外延生长过渡金属磷化物替代贵金属催化剂提供了重要技术路径。