痕量铂修饰硫化钴环形纳米片电极：高效电催化全水分解的创新设计

《Journal of Alloys and Compounds》：Cobalt sulfide circular nanosheets with trace platinum on nickel foam toward efficient electrocatalytic overall water splitting

本文报道了一种在泡沫镍上原位生长的痕量铂修饰硫化钴（Co3S4）环形纳米片电催化剂（Co-S-Pt@NF）。该催化剂通过铂均匀分散与富硫配位环境的协同作用，在碱性介质（1 M KOH）中展现出卓越的双功能活性：析氢反应（HER）过电位仅68 mV@100 mA cm-2，析氧反应（OER）过电位为353 mV@100 mA cm-2，优于商业Pt-C@NF和RuO2@NF。当用于全水分解电解槽时，仅需1.59 V槽压即可驱动100 mA cm-2电流密度并稳定运行100小时，为"痕量贵金属+过渡金属载体"型低成本高效催化剂设计提供了新范式。

　　

亮点

通过精准构建痕量铂修饰的硫化钴环形纳米片异质结构，成功实现电子结构优化与活性位点重构，为高效双功能电催化剂设计提供新思路。

材料制备与表征

如图1所示，Co-S-Pt@NF的制备包含三个关键步骤：首先通过水热法在泡沫镍上生长钴前驱体环形纳米片（130°C, 6小时），随后用硫化钠溶液硫化处理（100°C, 12小时）形成Co-S@NF基底。最后通过精确控制氯铂酸前驱体滴定量，结合L-抗坏血酸还原与热退火工艺（150°C）实现超低铂负载，成功构建三元复合结构。

结论

本研究通过均匀铂整合与电子结构调控，成功开发出具有突破性双功能活性的Co-S-Pt@NF电催化剂。在碱性介质中，其析氢反应过电位仅需68 mV即可达到100 mA cm^-2电流密度，析氧反应也仅需344 mV实现50 mA cm^-2电流密度，显著优于商业参比催化剂。环形纳米片结构确保卓越的运行稳定性，在100小时持续测试中性能未见明显衰减，为清洁氢能系统的实用化推进提供了重要技术支撑。