石墨烯负载三元金属磷化物在pH普适性电催化析氢反应中的设计与性能研究

本文报道了一种通过水热法结合H2还原制备的NiCuRuP/CCG-500电催化剂，以化学转化石墨烯（CCG）为载体，通过调控金属摩尔比、还原温度和磷含量，实现了纳米颗粒尺寸、分布及密度的精准控制。该催化剂在碱性（1 M KOH）、中性（1 M PBS）和酸性（0.5 M H2SO4）条件下均表现出优异的析氢反应（HER）性能，过电位分别低至42 mV、113 mV和100 mV（10 mA cm-2），塔菲尔斜率最优为64.00 mV dec-1，揭示了尺寸效应、合金协同与载体工程对提升催化性能的关键作用。

　　

Highlight

本研究强调了热处理温度对NiCuRuP纳米颗粒结构特性及HER性能的影响。在400-500°C范围内，纳米颗粒保持小尺寸和均匀分布，增大了比表面积从而提升催化活性；而600-800°C时颗粒团聚导致活性位点密度下降，HER性能显著降低。NiCuRuP/CCG-500在pH普适性条件下展现出卓越的催化效率，其低过电位和塔菲尔斜率归因于Ru的氢脱附能力、Ni的质子吸附特性与Cu的导电性调谐三者协同，以及CCG载体的稳定分散作用。

Conclusions

总之，本研究通过温度优化策略揭示了NiCuRuP/CCG-500的结构-性能关系：500°C还原处理的催化剂在碱性（1 M KOH）、中性（1 M PBS）和酸性（0.5 M H₂SO₄）介质中均实现超低过电位（42-113 mV）和快速反应动力学（塔菲尔斜率64.00-91.80 mV dec^-1），为设计高效pH普适性HER催化剂提供了新思路。