采用铁锚固定的黑色磷材料，并配备磷酸盐质子储存库，用于工业电流密度下的水氧化反应

《Journal of Materials Chemistry A》：Iron-anchored black phosphorus with a phosphate proton reservoir for industrial-current-density water oxidation

铁锚定的黑磷纳米片通过电化学剥离法制备，展现出高氧析出反应活性，过电位低至240 mV（10 mA cm?2）和379 mV（1000 mA cm?2），Tafel斜率为24.2 mV dec?1。实验及原位表征表明，电化学氧化生成的磷酸物种作为质子储层，将吸附物种演化机制中的PCET步骤与速控步分离，使反应速率决定步骤由*O到*OOH转变为*OOH去质子化步骤，同时锚定的Fe位点加速*OOH形成，从而显著提升OER性能。

　　

基于黑磷（BP）的电催化剂由于其独特的二维（2D）结构和电子特性，在水氧化领域展现出潜在的应用前景。然而，较低的内在催化活性以及缓慢的多步质子耦合电子转移（PCET）反应限制了基于BP的氧演化反应（OER）电催化剂的性能。在这里，我们报道了一种通过电化学剥离法制备的Fe锚定BP纳米片（Fe/BP NS）催化剂，该方法能够充分暴露活性位点，并同时固定Fe位点以促进高效的OER过程。得益于这种具有快速电子转移能力的二维纳米片结构，Fe/BP NS在10 mA cm^?2电流下表现出240 mV的低过电位，在1000 mA cm^?2电流下表现出379 mV的低过电位，以及24.2 mV dec^?1的塔菲尔（Tafel）斜率。实验结果和原位光谱表征研究表明，通过电氧化富电子BP载体产生的磷酸盐物种起到了质子储存库的作用，将吸附物演化机制（AEM）中的PCET步骤与速率决定步骤（RDS）从*O到*OOH的过程分离开来，并将后者转变为*OOH的去质子化步骤。同时，固定的Fe位点加速了*OOH的形成，从而显著提升了OER反应的效率。