调整铁基金属磷化物组成

铁基金属磷化物(IMPS)是一种高效、稳定的新型双功能电催化剂。Zujin Yang等人^[1]以磷掺杂垂直定向石墨烯阵列(IMPS/P-VG)为载体，通过调节化学镀液中不同的磷酸盐，成功地制备了不同金属元素组成的IMPS纳米粒子。与其他金属比例的电催化剂相比，Fe_0.5Co_1.5Ni_0.5P/P-VG在1MKOH中表现出最好的表观和本征活性，并且在12h内表现出良好的稳定性，没有任何明显的降解。此外，由于衬底独特的层次化垂直阵列纳米结构和三金属磷化物的协同效应，基于Fe_0.5Co_1.5Ni_0.5P/P-VG双电极的电解槽整体分水效率高达90%。研究表明，适当地调整铁基金属元素在IMPS中的组成以及在相容的衬底上的集成可以有效地提高IMPS的分解水的电催化活性。通过控制过程中硫酸盐溶液的相应阳离子比例，制备了不同Fe：Co：Ni比的自负载型双功能电催化剂。考察了阳离子比对OER和HER电催化性能的影响。研究表明，通过微调Fe/Co/Ni的比例，可以实现三金属FeCoNi磷化物的电子结构调制，对提高催化剂的活性，降低析氢析氧反应的过电势具有积极的作用。通过控制硫酸盐溶液的相应阳离子比例，通过简单的化学镀方法，成功地将几种不同组成的磷化物纳米粒子固定在P-VG表面。在一系列催化剂中，Fe_0.5Co_1.5Ni_0.5P/P-VG催化剂由于磷化物中不同金属的协同作用，在1.0MKOH电解液中表现出最好的催化活性和对OER的耐久性，在电流密度为10 mA cm2时，Tafel斜率为76 mV Dec1，过电位为210 mV。Fe_0.5Co_1.5Ni_0.5P/P-VG催化剂对HER也具有很高的催化活性和稳定性，在1.0M KOH溶液中，电流密度为10 mA/cm^-2时，过电位为200 mV。Fe^0.5Co^1.5Ni^0.5P/P-VG的催化性能还归功于其独特的垂直排列的阵列结构，这对于锚定丰富的活性中心、改善电解液的渗透性和电子导电性是非常有用的。更重要的是，Fe^0.5Co^1.5Ni^0.5P/P-VG在不同的电解液中没有明显的降解，在12h的测试中表现出良好的稳定性。这项工作进一步促进了为能源相关技术设计高效自负载式催化剂的实用方法。

[1] Yang Z ,  Ren X ,  Guo K , et al. Tuning the composition of tri-metal iron based phosphides integrated on phosphorus-doped vertically aligned graphene arrays for enhanced electrocatalytic activity towards overall water splitting[J]. International journal of hydrogen energy, 2021(72):46.

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