面对严重的环境危机，绿色氢气代表了一种有前景的清洁能源载体[1], [2], [3], [4]。它提供了高能量密度和环境友好的燃烧产物。目前，电解水已成为一种有利的策略[5], [6], [7], [8]。它实现了可再生资源的高效转化和储存[9], [10]。然而，缓慢的动力学严重限制了其实际应用。阳极 OER 和阴极 HER 都需要大的过电位和强吸热性[11], [12], [13], [14]。目前，贵金属作为最先进的催化剂。不幸的是，它们固有的稀缺性和高成本阻碍了进一步的商业应用[15], [16], [17]。因此，研究人员迫切需要开发具有成本效益的水分解催化剂[18], [19], [20], [21], [22]。最近，过渡金属磷化物引起了广泛关注[23], [24]。由于它们出色的电催化性能，它们作为贵金属的优秀替代品[25], [26], [27], [28]。特别是，双金属 NiCoP 形成结构稳定的双功能电催化剂。这种结构稳定性源于 Co 和 Ni 原子相似的原子半径[29], [30], [31], [32]。此外，磷原子可以捕获电子。它们作为质子受体并作为高活性位点。研究表明，NiCoP 中的 Co 位点表现出比纯 Co 更高的吉布斯自由能。因此，关键中间体容易从这些 Co 位点脱附[33], [34], [35]。例如，Amorim 等人 [36] 制备了 CoNiP-1:1 催化剂。该材料对 OER 和 HER 分别表现出 301 和 252 mV 的过电位。然而，现有的电催化剂仍存在明显的缺陷。它们有限的电导率和稀疏的活性位点需要进一步优化。因此，异原子掺杂已成为一种有效策略。它调节电催化剂的 d 带中心并增强其固有活性。例如，Xiao 等人 [37] 开发了分级镍钴磷化物多孔碳纳米纤维。他们利用了水热法结合简便的碳化。这种导电网络作为嵌入 CoP 纳米粒子的理想平台。此外，Ni 掺杂到 CoP 中显著优化了电子结构。受益于这些协同效应，催化剂提供了 108 mV 的低过电位。它还在连续运行 100 小时中显示出出色的耐久性。同时，研究人员认为钒基化合物是有前景的候选者。这些材料具有优越的电导率和明显的金属特性。在碱性介质中，氧析出过程面临巨大的能垒[38]。高价钒有效吸收相邻金属离子的电子。这种强亲电性加速了关键 OOH 中间体的生成[39], [40]。例如，Kandel 等人 [41] 制备了钒掺杂镍钴磷化物纳米片。V 掺杂调节了电子构型并丰富了活性位点。因此，优化后的材料提供了 79 mV 的低过电位。尽管有了这些改进，现有材料仍然难以平衡关键性能。大电流稳定性和海水耐腐蚀性仍然是具有挑战性的瓶颈。为了克服这些挑战，Yu 等人 [42] 解决了海水电解的关键瓶颈。他们采用了一步水热硫化和低温磷化策略。这种方法获得了自支撑 NiFeS/NiFeP 异质催化剂。在致密的异质界面上存在丰富的配位不饱和缺陷。在这里，硫和磷有效调节了金属位点的电子态。该催化剂在模拟碱性海水中表现出出色的双功能性能。用尿素氧化取代阳极 OER 完全抑制了氯生成。此外，钒钴氧化物具有丰富的表面结构，但电导率低。它们的半导体性质为未来的改进留下了很大的空间。因此，科学家迫切需要开发具有高导电性和结构稳定性的新型催化剂。总之，电化学水分解需要高效耐用的电催化剂。双金属 NiCoP 材料在 HER 和 OER 方面都表现出巨大潜力。异原子掺杂，如钒掺入，显著提高了其固有催化动力学。先进的结构设计进一步缓解了海水腐蚀和电荷传输不良等问题。未来的研究必须专注于优化这些掺杂异质结构。最终，开发低成本、高导电性和超稳定的催化剂将加速绿色氢气技术的商业化。
在本工作中，通过水热处理随后进行磷化、硫化、硒化过程，制备了镍掺杂 CoV 磷化物/硫化物/硒化物（VCoNi-X，X=P、S、Se）电催化剂。通过 XRD、XPS、SEM 和 TEM 表征方法系统分析了 Ni 掺杂和不同阴离子修饰对材料相组成、微观形貌、元素价态和电子结构的调控规律。同时，系统评估了它们在 1.0 M KOH 和碱性海水中的 OER/HER 性能。在 1.0 M KOH 电解质中，VCoNi-P 电催化剂在电流密度为 50 mA cm-2 时，HER 和 OER 的过电位分别为 211.7 mV 和 280.3 mV。在碱性海水中，其 HER 和 OER 过电位分别为 237.5 mV 和 287.5 mV。最后，证实磷化修饰在该体系中实现了最佳效果。
