近日，我校物信学院苗向阳教授、徐小虎教授，化材学院卢文卜教授与南开大学焦丽芳教授合作，报道了利用界面工程、掺杂和空缺等多项策略，设计开发了一种高效稳定的双pH电解水催化剂。研究成果以“Interface Engineering of Mo-doped Ni₂P/Fe_xP-V Multiheterostructure for Efficient Dual-pH Hydrogen Evolution and Overall Water Splitting”为题发表在国际顶级期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)（SCI一区Top期刊，影响因子：19）。徐小虎教授为第一作者，硕士研究生郭凯卫为共同第一作者，焦丽芳教授、卢文卜教授、苗向阳教授和孙吉凯博士为该论文的共同通讯作者，我校为第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金、山西省应用基础研究计划和山西省研究生教育创新项目的支持。

随着能源危机和全球变暖问题的日益严重，寻找可持续且清洁的替代能源已迫在眉睫。绿色氢气作为一种可再生的能源载体，因其高能量密度和环境友好的燃烧产物而备受关注。电催化水裂解制氢是可再生能源领域一种重要的制氢方法，被认为是最实用、最经济的方法，具有广阔的应用前景。然而，受限于两个半反应过程中较高的过电势。因此，在电催化水裂解过程中，开发高效稳定的过渡金属基双功能电催化剂仍然是一项艰巨的挑战。基于普鲁士蓝和三氧化二铁副产物，在泡沫镍铁上成功构筑了具备P缺陷的Mo掺杂Ni₂P/Fe_xP多异质结构电催化剂（Mo-Ni₂P/Fe_xP-V/NFF）。归因于原子掺杂、异质界面工程以及P缺陷等多种策略的协同作用，该催化剂在双pH环境下表现出优异的析氢活性及稳定性，而且在碱性环境下也表现出卓越的全解水性能。

通过多种表征手段和密度泛函理论（DFT）计算，对该研究结果进行了阐明。X射线吸收精细结构分析表明Mo掺杂可以优化电催化剂的电子结构，进而提高催化活性；而原位拉曼光谱表明重构后的羟基氧化物是析氧反应中真正的活性物质。DFT理论计算表明，通过多项策略的协同作用可以提高催化剂的导电性。在电催化析氢反应中，这些策略在降低催化材料氢结合能的同时，还可以增强其水解离和*OH的脱附。在电催化析氧反应中，Mo掺杂和界面工程可以优化反应物中间体的吸附，降低理论过电位。该工作不仅验证了基于普鲁士蓝和三氧化二铁副产物合成高效双功能非贵金属电催化剂策略的可行性，而且对构筑过渡金属磷化物的多相界面以实现宽pH范围内的整体水裂解具有重要的指导意义。(来源：科技部 物理与信息工程学院)一审：安建梅

全文连接：https://doi.org/10.1002/adfm.202400397

一审：安建梅

二审：白   晶

三审：郭俊平