非晶包覆晶相电催化剂的多尺度协同调控及其双功能水裂解应用

《Applied Nursing Research》：Phase-engineered multiscale synergistic modulation in amorphous-sheathed crystalline electrocatalysts for bifunctional water splitting

本综述创新性地提出通过非晶/晶相核壳结构（CoPA-0.5@CuO-300）实现界面电子重构，有效降低OER（氧析出反应）和HER（氢析出反应）过电位（分别达159?mV和119?mV@10?mA?cm?2）。该策略通过多尺度协同调控（界面电子结构、活性位点暴露、结构稳定性）为高效非均相电催化剂设计提供了新范式。

　　

Highlight

通过精准构建非晶CoPA包覆晶相CuO的核壳结构纳米棒阵列（CoPA_-0.5@CuO_-300），实现了界面电子结构的协同调控。该设计显著提升了电化学活性面积，优化了反应中间体的吸附能垒，最终在碱性条件下展现出卓越的双功能催化活性和稳定性。

催化剂设计与表征

如图1a所示，CoPA_-x@CuO_-T催化剂的合成路径包含三步：首先通过化学氧化法在三维多孔铜泡沫上原位生长垂直排列的Cu(OH)₂纳米线阵列，再经可控煅烧转化为晶相CuO纳米线阵列；随后以Co(NO₃)₂·6H₂O和植酸为前驱体，通过水热法制备钴-植酸复合物；最终通过调控煅烧温度（T）和植酸浓度（x）成功构建具有明确非晶/晶相界面的核壳结构。

结论

本研究通过创新的界面工程策略，成功开发出具有非晶CoPA/晶相CuO核壳结构的纳米棒阵列催化剂（CoPA_-0.5@CuO_-300），在碱性介质中实现了高效稳定的双功能电催化水裂解性能。该催化剂在10?mA?cm^?2电流密度下表现出极低的过电位（OER为159?mV，HER为119?mV）和优异的长期稳定性（60?小时后活性保持率>98%）。