硫/硒掺杂协同调控Co(OH)2本征活性实现高效全解水催化

本文推荐一种通过电化学沉积法构建硫(S)、硒(Se)掺杂Co(OH)2的双功能催化剂，其HER过电位低至48/59 mV@10 mA cm?2，全解水电压仅需1.56/1.64 V，稳定性>100 h@100 mA cm?2。DFT揭示非金属掺杂诱导Co电子重构，优化ΔGH*值，为过渡金属催化剂设计提供新范式。

　　

Highlight

本研究通过电沉积法构建了硫(S)、硒(Se)掺杂的Co(OH)₂催化剂，显著提升其析氢反应(HER)活性。S-Co(OH)₂和Se-Co(OH)₂在10 mA cm^?2电流密度下分别表现出48 mV和59 mV的超低过电位，全解水仅需1.56 V和1.64 V，并在100 mA cm^?2下稳定运行超过100小时。

材料与表征

采用硫脲、二氧化硒(SeO₂)和亚碲酸钠(Na₂TeO₃)作为掺杂源，通过电场驱动离子共沉积形成N-Co(OH)₂/NF（N=S/Se/Te）。X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)证实了Co-N键的形成，扫描电镜(SEM)显示掺杂后催化剂保持二维层状结构。

机理研究

密度泛函理论(DFT)计算表明：S/Se掺杂诱导Co的d带中心上移，优化氢中间体吸附能(ΔG_H*)，加速H₂O解离。Co-N键作为活性位点促进电子转移，协同提升HER/OER本征活性。

结论

该工作为通过非金属掺杂设计双功能催化剂提供了新思路，S/Se-Co(OH)₂的卓越性能源于电子结构重构与界面协同效应，推动过渡金属基材料在清洁能源领域的应用。