锰掺杂调控钴磷活性位点实现多功能电催化析氢(HER)、析氧(OER)及生物质氧化(HMFOR)反应

【编辑推荐】研究人员通过锰(Mn)掺杂策略精准调控钴磷(CoP)催化剂活性位点，成功开发出可同步催化析氢反应(HER)、析氧反应(OER)和5-羟甲基糠醛氧化反应(HMFOR)的多功能电催化剂Mn0.15-CoP/CC。该材料使整体水分解(OWS)和耦合水分解(CWS)的电池电压分别降至1.62V和1.45V（电流密度143 mA cm?2），为绿色制氢系统提供了创新解决方案。

　　

这项突破性研究揭示了锰掺杂对钴磷催化剂的神奇改造：通过精准调控d带中心上移，电子富集的磷(P)位点显著增强了对水分子和H中间体的吸附能力，大幅提升析氢反应(HER)效率。更有趣的是，锰元素像"分子开关"般触发催化剂重构，形成具有双重功能的Mn-CoOOH活性物种——既能降低析氧反应(OER)速率决定步骤的能垒，又能在Mn位点强化OH吸附、在Co位点促进生物质底物(5-HMF)结合，实现"一石三鸟"的催化效果。最终优化的Mn_0.15-CoP/CC材料如同"电能转换器"，仅需1.45V电压即可驱动生物质辅助的水分解产氢，为碳中和目标下的绿色制氢提供了全新范式。