CoFe-LDH/CoMoP协同催化剂的pH普适性及碱性海水电解析氢性能研究

本文推荐一种通过电沉积法构建的CoFe-LDH/CoMoP/NF异质结催化剂，其在全pH范围及碱性海水中均展现卓越的析氢反应（HER）和析氧反应（OER）活性。酸性条件下HER过电位仅195 mV@100 mA cm?2，碱性海水电解槽仅需1.71 V即可驱动100 mA cm?2电流密度。密度泛函理论（DFT）证实该材料通过优化电子结构降低氢吸附自由能，为复杂环境水电解提供了新策略。

　　

Highlight

本研究通过电沉积法在泡沫镍（NF）上依次沉积CoFe-LDH和CoMoP，构建了具有纳米花状介孔结构的CoFe-LDH/CoMoP/NF异质结催化剂。该材料在全pH范围HER中表现惊艳：酸性介质195 mV@100 mA cm^?2、中性介质430 mV、碱性介质145 mV，碱性海水环境仅需150 mV。OER测试中，碱性海水环境下200 mA cm^?2电流密度对应电压低至1.595 V。

Physical characterization

XRD分析显示（图1a），34.1°和35.3°衍射峰对应CoFe-LDH的(012)和(009)晶面，38.9°-59.1°特征峰证实CoMoP的成功负载。SEM显示材料呈现有利于传质的纳米花状结构，接触角测试揭示其优异亲水性，BET分析证实其丰富的介孔结构。

Conclusions

CoFe-LDH/CoMoP/NF通过界面电子协同效应显著提升催化性能：1）碱性海水HER过电位比酸性条件降低23%；2）组装的电解槽在海水环境中仅需1.71 V@100 mA cm^?2；3）DFT计算揭示CoMoP优化了CoFe-LDH的d带中心，使氢吸附自由能趋近于零。这项工作为复杂环境水电解提供了"异质结工程"新思路。