近日，我院硕士生向春谚在孟玉英老师的指导下，在泡沫钴上原位合成了氮和磷阴离子共掺杂的Co₉S₈（N,P-Co₉S₈）电催化材料，该材料可有效的催化全水分解反应，相关工作以“Regulation on the electronic structure and surface wettability of Co₉S₈ electrocatalyst by nitrogen and phosphorous co-doping for efficient overall water splitting”为标题发表在化学领域的权威期刊Inorganic Chemistry Frontiers（一区TOP，IF：7.0），向春谚为第一作者，孟玉英为通讯作者，暨南大学为通讯单位。

设计和探索具有双功能的低成本过渡金属基水分解催化剂一直是研究人员的目标，其中镍黄铁矿硫化钴（Co₉S₈）由于其固有的金属导电性和活性位点作为水分解电催化剂而受到广泛关注。然而，在催化析氢反应（HER）过程中，Co₉S₈表面形成的牢固的硫氢 (S-H_ads) 键显着阻碍了原子氢解吸并抑制了整体催化性能。因此，利用异质原子掺杂的方法对其进行表面改性，调控金属钴中心电子结构和表面润洗性，提升析氢催化活性。本工作在泡沫钴上原位合成Co₉S₈纳米岛，并通过煅烧法了向Co₉S₈结构中引入氮和磷阴离子，得到氮和磷共掺杂的Co₉S₈纳米岛（N,P- Co₉S₈）。该材料表现出优异的HER活性，在1.0 M KOH 溶液中，仅需80和189 mV即可达到 10 和 100 mA cm^-2的电流密度；具有较低的塔菲尔斜率（104 mV dec^-1）、接近100%的法拉第效率及优异的稳定性。异质原子的掺杂可促进水的吸附和解离过程、改变传质过程，从而提升析氢催化活性。同时，N,P- Co₉S₈可有效的催化碱性析氧反应（OER），在1.0 M KOH溶液中，仅需要320 mV的过电位即可达到100 mA cm^-2的电流密度。在 25 和 65 °C下，使用 N,P- Co₉S₈分别作为阳极和阴极的组装水电解槽仅需要 1.90 和 1.74 V 的电压即可分别下驱动 100 mA cm^-2的电流密度。表明该材料可以作为高效的无贵金属双功能催化剂，用于碱性介质中的电化学水分解。

该研究得到了广东省基础与应用基础研究基金（ 2022A1515010211, 207078903043）的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1039/D3QI01642K