具有分层结构的Fe/P双掺杂NiMoO4用于尿素电解辅助的氢气生产

《ACS Applied Energy Materials》：Fe/P Dual-Doped NiMoO4 with Hierarchical Structure for Urea Electrolysis-Assisted Hydrogen Production

尿素氧化反应（UOR）催化剂Fe,P-NiMoO4纳米片阵列通过水热-磷化法制备，具有蒲公英-like多孔结构。Fe掺杂形成孔隙并暴露活性位点，P掺杂优化电子结构和亲水性，使UOR过电位降至1.345 V（vs RHE）且HER过电位270 mV，两电极体系1.6 V下实现100 mA/cm2稳定电流，为高效制氢提供新策略。

　　

尿素氧化反应（UOR）通过替代水电解过程中缓慢的氧进化反应（OER），为节能制氢提供了一条可持续的途径。然而，开发高效且稳定的UOR催化剂仍然具有挑战性。NiMoO₄由于其金属间的协同作用和可调的电子结构，已成为一种高效的UOR催化剂。通过异原子掺杂技术，我们采用简单的水热磷化方法制备了一种以镍泡沫为载体的Fe、P共掺杂NiMoO₄纳米片阵列（Fe,P-NiMnO₄/NF），该阵列具有类似蒲公英的分层结构。系统表征表明，Fe掺杂形成了多孔分层结构，有利于物质传输并暴露出大量活性位点；同时P掺杂优化了电子构型并增强了亲水性，从而扩大了电化学活性表面积。所得催化剂表现出优异的性能：在1.345 V（相对于RHE）的电压下，UOR的电流密度可达100 mA cm^–2，且在相同电流密度下氢 evolution（HER）过电位仅为270 mV。当该催化剂用于两电极尿素分解（OUS）系统时，在1.6 V的电池电压下可输出100 mA cm^–2的电流，并具有长达50小时的优异长期稳定性。本研究提出了一种通过尿素辅助电解实现高效制氢的高效电催化剂设计策略。