相工程钴硒化物纳米颗粒负载在多孔碳基底上，作为水分解的电催化剂

《ACS Applied Nano Materials》：Phase-Engineered Cobalt Selenide Nanoparticles Supported on Porous Carbon Substrate as Electrocatalyst for Water Splitting

采用电沉积法制备多孔CoSe@PCS催化剂，调控工艺可调节相态与形貌。t-CoSe@PCS在HER过电位59.4mV，OER过电位290mV，塔菲尔斜率分别为40和44.9mV dec?1，整体水裂解电压1.76V，稳定性达25h。DFT表明h-CoSe氢吸附更优，但t-CoSe因多孔结构、高比表面积及Co3+含量提升，活性更佳。揭示相工程与结构设计对提升催化剂性能的关键作用。

　　

开发稳定且高效的电催化剂对于推进水分解技术至关重要。在此，我们提出了一种简单的方法，可以直接在多孔导电碳基底（PCS）上生长纳米级的硒化钴（CoSe），从而制备出无需粘合剂的电催化剂。值得注意的是，通过改变电沉积过程，可以轻松调节CoSe的纳米级相态和形态。通过反复进行计时电流法实验，获得了四方相的CoSe（t-CoSe）；而使用循环伏安法则可以得到六方相的CoSe（h-CoSe）。经过优化的t-CoSe@PCS在氢演化反应（HER）和氧演化反应（OER）中表现出优异的性能，分别实现了59.4 mV和290 mV的过电位，以及40 mV?1和44.9 mV?1的塔菲尔斜率。在10 mA cm?2的电流下，整个水分解过程所需的电池电压仅为1.76 V，并且稳定性可维持超过25小时。密度泛函理论（DFT）计算表明，氢在h-CoSe上的吸附更为有利；然而，t-CoSe的优异活性归因于其多孔结构、更大的电化学表面积以及较高的Co3?含量，这些因素促进了电荷转移和活性位点的可及性。这些发现强调了相工程和结构设计在提升电催化剂性能、实现高效整体水分解方面的关键作用。