掺杂诱导NiP3晶格收缩以实现高效氢气演化反应

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Se Doping Inducing the Lattice Contraction of NiP3 for a Highly Efficient Hydrogen Evolution Reaction

本研究通过简单方法在镍泡沫上合成Se掺杂NiP3晶体，有效提升了碱性及酸性溶液中析氢反应性能，实验及理论计算表明掺杂引起晶格收缩并改变电子分布，优化后的材料过电位低，为非贵金属催化剂发展提供新思路。

　　

将掺杂离子引入过渡金属磷化物中一直被认为是一个有趣且具有重要意义的研究方向，因为这些离子能够精细调节晶体的结构和电子结构。在此，我们介绍了一种在镍泡沫上合成掺硒NiP₃晶体（Se/NiP₃）的简单方法。这种复合材料在碱性和酸性溶液中均表现出优异的氢进化反应（HER）性能。多种表征结果表明，硒掺杂导致Se/NiP₃晶格体积减小，从而引起晶格收缩。理论计算进一步揭示，硒掺杂不仅促进了晶格收缩，还增加了磷原子周围的电子云密度，同时降低了镍原子周围的电子云密度。这些变化显著增强了H₂O的吸附/解离以及氢气的脱附过程，加快了HER反应中的Volmer步骤和Heyrovsky步骤。优化的Se/NiP₃-NF在1.0 M KOH和0.5 M H₂SO₄溶液中分别仅需138 mV和109.2 mV的过电位即可实现100 mA cm^–2的电流密度。这项工作无疑将推动先进非贵金属电催化剂的发展。