多级协同催化界面NiCoW–CoP/Co3O4@NF异质结构实现高效碱性水/海水全分解

本文设计了一种具有多级协同催化界面的NiCoW–CoP/Co3O4@NF异质结构，通过W溶解形成高价金属位点增强催化活性，P溶解生成PO43?钝化层实现双防腐。该催化剂在碱性水/海水中HER（78.35 mV@10 mA cm?2）和OER（260.12 mV@10 mA cm?2）性能优异，全解水仅需1.57 V（100 mA cm?2），稳定性达100小时，为海水制氢提供了高效耐腐蚀解决方案。

　　

Highlight

本研究成功构建了具有多级协同催化界面的NiCoW–CoP/Co₃O₄@NF核壳异质结构。这种独特的结构将NiCoW层状双氢氧化物(NiCoW LDH)纳米片锚定在树枝状CoP/Co₃O₄@NF阵列上，提供了巨大的电化学活性表面积和亲水/疏气表面。

Synthesis and characterization

催化剂制备过程如图1a所示：首先通过电沉积法在含NaH₂PO₂·H₂O和CoSO₄·7H₂O的电解液中合成CoP@NF前驱体（图1b树枝状纳米片阵列）；Ar气氛退火后获得具有褶皱表面的CoP/Co₃O₄@NF（图1c）；最后通过水热法沉积NiCoW LDH层形成最终异质结构。

Conclusion

该异质结构在碱性海水电解中表现出卓越的双功能催化活性和耐久性：在1 M KOH中，HER和OER过电位分别低至78.35 mV和260.12 mV（10 mA cm^?2）；组装的双电极电解槽在碱性海水/淡水中仅需1.59 V/1.57 V即可达到100 mA cm^?2，并保持100小时稳定性。W物种的溶解促进了高价金属位点形成，而PO₄^3?钝化层提供了双重防腐保护，为碱性海水电解提供了新型高效催化剂设计策略。