Cu3P辅助诱导Ni2P电荷定向转移和表面重构以获得高效析氧活性

邢雅娟 薛辉 孙静 郭念坤 宋天山 孙佳雯 郝翊茹 王勤

引用本文: 邢雅娟, 薛辉, 孙静, 郭念坤, 宋天山, 孙佳雯, 郝翊茹, 王勤. Cu3P辅助诱导Ni2P电荷定向转移和表面重构以获得高效析氧活性[J]. 物理化学学报, 2024, 40(3): 230404. doi: 10.3866/PKU.WHXB202304046 shu
Citation:  Yajuan Xing, Hui Xue, Jing Sun, Niankun Guo, Tianshan Song, Jiawen Sun, Yi-Ru Hao, Qin Wang. Cu3P-Induced Charge-Oriented Transfer and Surface Reconstruction of Ni2P to Achieve Efficient Oxygen Evolution Activity[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2024, 40(3): 230404. doi: 10.3866/PKU.WHXB202304046 shu

Cu3P辅助诱导Ni2P电荷定向转移和表面重构以获得高效析氧活性

    通讯作者: 薛辉, hxue@imu.edu.cn; 王勤, hxue@imu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 22269015

    内蒙古自治区自然科学基金 2021ZD11

摘要: 与助催化剂形成异质结,通过调整活性位点的电子结构和电荷输运来提高Ni2P的电催化活性是一种可行的方法。本文成功构建了一种高效的Cu3P/Ni2P异质结催化剂,其中Cu3P本身仅作为助催化剂,通过调节Ni2P的电子转移和表面重构来提高电催化活性。结果表明,在10 mA∙cm−2的电流密度下,Cu3P/Ni2P具有优异的析氧反应(OER)活性,过电位为213 mV。结合实验结果和理论计算可知,Cu3P助催化剂可以有效调整Ni中心的电子结构,实现电荷重分布,降低反应能垒,从而显著提高OER催化活性。此外,Cu3P助催化剂诱导的丰富的晶界和晶格畸变促进了表面重构,形成Ni5O(OH)9,为OER提供了有效的活性位点。本工作通过引入助催化剂构建了一种新型异质结电催化剂,为优化过渡金属磷化物的电催化性能提供了一条有效途径。

English

    1. [1]

      Zhang, Y. -C.; Afzal, N.; Pan, L.; Zhang, X.; Zou, J. -J. Adv. Sci. 2019, 6, 1900053. doi: 10.1002/advs.201900053

    2. [2]

      许义飞, 杨瀚文, 常晓侠, 徐冰君. 物理化学学报, 2023, 39 (4), 2210025. doi: 10.3866/PKU.WHXB202210025Xu, Y. F.; Yang, H. W.; Chang, X. X.; Xu, B. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2023, 39 (4), 2210025. doi: 10.3866/PKU.WHXB202210025

    3. [3]

      De Luna, P.; Hahn, C.; Higgins, D.; Jaffer, S. A.; Jaramillo, T. F.; Sargent, E. H. Science 2019, 364, eaav3506. doi: 10.1126/science.aav3506

    4. [4]

      Morales-Guio, C. G.; Stern, L. -A.; Hu, X. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 6555. doi: 10.1039/C3CS60468C

    5. [5]

      李孟婷, 郑星群, 李莉, 魏子栋. 物理化学学报, 2021, 37, 2007054. doi: 10.3866/PKU.WHXB202007054Li, M. T.; Zheng, X. Q.; Li, L.; Wei, Z. D. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37, 2007054. doi: 10.3866/PKU.WHXB202007054

    6. [6]

      Yang, J.; Li, W. H.; Tan, S.; Xu, K.; Wang, Y.; Wang, D.; Li, Y. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 19085. doi: 10.1002/anie.202107123

    7. [7]

      Sun, M.; Müllen, K.; Yin, M. Chem. Soc. Rev. 2016, 45, 1513. doi: 10.1039/C5CS00754B

    8. [8]

      Zheng, Y.; Jiao, Y.; Vasileff, A.; Qiao, S. -Z. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 7568. doi: 10.1002/anie.201710556

    9. [9]

      Tian, D.; Denny, S. R.; Li, K.; Wang, H.; Kattel, S.; Chen, J. G. Chem. Soc. Rev. 2021, 50, 12338. doi: 10.1039/D1CS00590A

    10. [10]

      Li, R.; Li, Y.; Yang, P.; Ren, P.; Wang, D.; Lu, X.; Xu, R.; Li, Y.; Xue, J.; Zhang, J.; et al. Appl. Catal. B 2022, 318, 121834. doi: 10.1016/j.apcatb.2022.121834

    11. [11]

      Liu, P.; Rodriguez, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 14871. doi: 10.1021/ja0540019

    12. [12]

      Liu, X.; Huang, J.; Li, T.; Chen, W.; Chen, G.; Han, L.; Ostrikov, K. J. Mater. Chem. A 2022, 10, 13448. doi: 10.1039/D2TA03181G

    13. [13]

      Sun, T.; Zhang, S.; Xu, L.; Wang, D.; Li, Y. Chem. Commun. 2018, 54, 12101. doi: 10.1039/C8CC06566G

    14. [14]

      Hu, X.; Luo, G.; Guo, X.; Zhao, Q.; Wang, R.; Huang, G.; Jiang, B.; Xu, C.; Pan, F. Sci. Bull. 2021, 66, 708. doi: 10.1016/j.scib.2020.11.009

    15. [15]

      Jiang, X.; Yue, X.; Li, Y.; Wei, X.; Zheng, Q.; Xie, F.; Lin, D.; Qu, G. Chem. Eng. J. 2021, 426, 130718. doi: 10.1016/j.cej.2021.130718

    16. [16]

      Li, A.; Zhang, L.; Wang, F.; Zhang, L.; Li, L.; Chen, H.; Wei, Z. Appl. Catal. B 2022, 310, 121353. doi: 10.1016/j.apcatb.2022.121353

    17. [17]

      Zhang, K.; Zhang, Z.; Shen, H.; Tang, Y.; Liang, Z.; Zou, R. Sci. China Mater. 2022, 65, 1522. doi: 10.1007/s40843-021-1947-8

    18. [18]

      Xue, Z.; Li, X.; Liu, Q.; Cai, M.; Liu, K.; Liu, M.; Ke, Z.; Liu, X.; Li, G. Adv. Mater. 2019, 31, 1900430. doi: 10.1002/adma.201900430

    19. [19]

      Wang, L.; Song, L.; Yang, Z.; Chang, Y. -M.; Hu, F.; Li, L.; Li, L.; Chen, H. -Y.; Peng, S. Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2210322. doi: 10.1002/adfm.202210322

    20. [20]

      Tang, Y. -J.; Zou, Y.; Zhu, D. J. Mater. Chem. A 2022, 10, 12438. doi: 10.1039/D2TA02620A

    21. [21]

      Wang, H. -Y.; Ren, J. -T.; Wang, L.; Sun, M. -L.; Yang, H. -M.; Lv, X. -W.; Yuan, Z. -Y. J. Energy Chem. 2022, 75, 66. doi: 10.1016/j.jechem.2022.08.019

    22. [22]

      Wang, Y.; Zheng, X.; Wang, D. Nano Res. 2022, 15, 1730. doi: 10.1007/s12274-021-3794-0

    23. [23]

      Chen, T.; Li, B.; Song, K.; Wang, C.; Ding, J.; Liu, E.; Chen, B.; He, F. J. Mater. Chem. A 2022, 10, 22750. doi: 10.1039/D2TA04879E

    24. [24]

      Zhu, Y. P.; Guo, C.; Zheng, Y.; Qiao, S. -Z. Acc. Chem. Res. 2017, 50, 915. doi: 10.1021/acs.accounts.6b00635

    25. [25]

      Li, C.; Yuan, Q.; Ni, B.; He, T.; Zhang, S.; Long, Y.; Gu, L.; Wang, X. Nat. Commun. 2018, 9, 3702. doi: 10.1038/s41467-018-06043-1

    26. [26]

      Zhang, Y. -C.; Han, C.; Gao, J.; Pan, L.; Wu, J.; Zhu, X. -D.; Zou, J. -J. ACS Catal. 2021, 11, 12485. doi: 10.1021/acscatal.1c03260

    27. [27]

      Zhang, Z.; Luo, Z.; Chen, B.; Wei, C.; Zhao, J.; Chen, J.; Zhang, X.; Lai, Z.; Fan, Z.; Tan, C.; et al. Adv. Mater. 2016, 28, 8712. doi: 10.1002/adma.201603075

    28. [28]

      Zhao, W. -Y.; Ni, B.; Yuan, Q.; He, P. -L.; Gong, Y.; Gu, L.; Wang, X. Adv. Energy Mater. 2017, 7, 1601593. doi: 10.1002/aenm.201601593

    29. [29]

      Shi, Y.; Ma, Z. -R.; Xiao, Y. -Y.; Yin, Y. -C.; Huang, W. -M.; Huang, Z. -C.; Zheng, Y. -Z.; Mu, F. -Y.; Huang, R.; Shi, G. -Y.; et al. Nat. Commun. 2021, 12, 3021. doi: 10.1038/s41467-021-23306-6

    30. [30]

      徐斯然, 吴奇, 卢帮安, 唐堂, 张佳楠, 胡劲松. 物理化学学报, 2023, 39, 2209001. doi: 10.3866/PKU.WHXB202209001Xu, S. R.; Wu, Q.; Lu, B. -A.; Tang, T.; Zhang, J. -N.; Hu, J. -S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2023, 39, 2209001. doi: 10.3866/PKU.WHXB202209001

    31. [31]

      Xu, X.; He, Y.; Huang, W.; Cao, A.; Kang, L.; Liu, J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 17520. doi: 10.1021/acsami.2c02418

    32. [32]

      Han, B.; Du, X.; Li, J.; Wang, H.; Liu, G.; Li, J. Appl. Surf. Sci. 2022, 604, 154617. doi: 10.1016/j.apsusc.2022.154617

    33. [33]

      Han, Q.; Luo, Y.; Li, J.; Du, X.; Sun, S.; Wang, Y.; Liu, G.; Chen, Z. Appl. Catal. B 2022, 304, 120937. doi: 10.1016/j.apcatb.2021.120937

    34. [34]

      Hou, C. -C.; Chen, Q. -Q.; Wang, C. -J.; Liang, F.; Lin, Z.; Fu, W. -F.; Chen, Y. ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 23037. doi: 10.1021/acsami.6b06251

    35. [35]

      Wang, H.; Zhou, T.; Li, P.; Cao, Z.; Xi, W.; Zhao, Y.; Ding, Y. ACS Sustain. Chem. Eng. 2018, 6, 380. doi: 10.1021/acssuschemeng.7b02654

    36. [36]

      Chung, D. Y.; Lopes, P. P.; Farinazzo Bergamo Dias Martins, P.; He, H.; Kawaguchi, T.; Zapol, P.; You, H.; Tripkovic, D.; Strmcnik, D.; Zhu, Y.; et al. Nat. Energy 2020, 5, 222. doi: 10.1038/s41560-020-0576-y

    37. [37]

      Chen, J.; Li, X.; Ma, B.; Zhao, X.; Chen, Y. Nano Res. 2022, 15, 2935. doi: 10.1007/s12274-021-3915-9

    38. [38]

      Zhang, X.; Wu, A.; Wang, D.; Jiao, Y.; Yan, H.; Jin, C.; Xie, Y.; Tian, C. Appl. Catal. B 2023, 328, 122474. doi: 10.1016/j.apcatb.2023.122474

    39. [39]

      Li, D.; Zhou, C.; Xing, Y.; Shi, X.; Ma, W.; Li, L.; Jiang, D.; Shi, W. Chem. Commun. 2021, 57, 8158. doi: 10.1039/D1CC00535A

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  • 发布日期:  2024-03-15
  • 收稿日期:  2023-04-25
  • 接受日期:  2023-06-15
  • 修回日期:  2023-06-13
  • 网络出版日期:  2023-06-29
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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