钯掺杂氮化碳负载钒酸镧纳米复合材料的可控制备及其电催化全水解性能与结构相变研究

本刊推荐：本研究通过水热法成功合成了纳米棒状LaVO4与Pd掺杂石墨相氮化碳（Pd-gC3N4）复合电催化剂。同步辐射X射线衍射（SXRD）揭示其单斜晶系结构相变特征，在碱性介质中表现出卓越的双功能催化性能：氢析出反应（HER）过电位仅290mV，氧析出反应（OER）过电位410mV（100mA·cm-2），持续运行100小时后仍保持85%以上活性。该研究为替代贵金属催化剂提供了新策略。

　　

亮点

通过将单晶LaVO₄与Pd锚定氮化碳复合，成功制备出具有优异双功能电催化活性的复合材料。该复合物在100mA·cm^-2电流密度下分别实现290mV（HER）和410mV（OER）的低过电位，性能超越商业Pt/C和IrO₂催化剂。这种卓越表现源于La、V、Pd与g-C₃N₄基质间的协同作用，有效促进电子结构优化和界面电荷转移。

结论

总而言之，LaV/Pd-gCN复合材料通过将Pd纳米颗粒锚定在g-C₃N₄上并与单晶LaVO₄整合而成功合成。该复合材料展现出优异的双功能电催化活性，在100mA·cm^-2电流密度下分别实现290mV（HER）和410mV（OER）的低过电位，性能分别优于商业Pt/C和IrO₂催化剂。这些卓越的电催化性能可归因于La、V、Pd活性位点与g-C₃N₄载体之间的协同相互作用，有效优化电子结构并加速界面电荷传输动力学。此外，独特的纳米棒形态和稳定的晶体结构确保长期耐久性，连续运行100小时后仍保持85%以上初始活性。本研究为设计高效非贵金属双功能电催化剂提供了新视角，推动可持续氢能经济发展。

作者贡献声明

Eun-Suok Oh：资金获取，形式分析。Tae-Hee Kim：方法论，形式分析。Tae Joo Shin：写作-审阅，资源，方法论。Seonghun Lee：方法论，形式分析。Won Mook Choi：写作-审阅，监督，研究，概念化。Beena Mol Babu：写作-初稿，方法论，研究，数据整理。Tata Sanjay Kanna Sharma：形式分析，数据整理。

未引用参考文献

Anantharaj和Noda, 2020; Hu等人, 2019; Sharma等人, 2025a; Sharma等人, 2025b。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本研究成果的已知竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到韩国国家研究基金会(NRF)基础科学研究计划(2021R1A6A1A03038858)资助，同时由韩国贸易工业能源部(MOTIE)技术创新计划(RS-2024-00508085)和教育部(MOE)支持的蔚山RISE中心"区域创新体系与教育(RISE)"项目资助。