近日，beat365的李新昊课题组在国际著名能源材料杂志《Advanced Energy Materials》上发表题为“Janus Co/CoP Nanoparticles as Efficient Mott-Schottky Electrocatalysts for Overall Water Splitting in Wide pH Range”的研究论文。“材料人”微信公众号也对这项工作进行过报道。（https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5ODcyMzk0Mg==&mid=2651047508&idx=6&sn=58c4cda0f4762df10362d09265cca8fd&chksm=bd310e5d8a46874b8e1e5dff9363cb9f2d01ba3cd5171e2c39b2772df48210b5eb46782fa5f4&mpshare=1&scene=1&srcid=0302C8obQlq64cv12O57u7oU&pass_ticket=WAAZQAILYfJpz0lSdfMjrjFbK64SyUhPd7iYdlSNMuRBYJHhJFHD1Olb52pyLbRd#rd）
    电化学水裂解反应，包括析氢反应（HER）和析氧反应（OER）。为生产高纯氢气作为可持续能源提供了可行的方法。研究的核心问题是开发高效的电催化剂，借以降低电解水产氢和产氧的过电势。传统的贵金属（如Pt，Rh，Ir）和贵金属氧化物（如IrO2，RuO2）催化剂虽然具有较高的HER和OER催化活性，但稀缺性和高成本限制了它们的大规模应用，利用非贵金属制备高催化效能、低成本的电解水催化材料因此成为了该领域的研究热点。研究者们已经为酸性电解质中的HER和碱性电解质中的OER设计了很多具有潜在应用价值的非贵金属电催化剂。但是，HER和OER通常发生在同一电解质中，研究可以同时催化HER和OER，且适用于多种电解质（酸性、中性、碱性）的双功能非贵金属催化剂是电解水制氢最新的热点和难点。

 
    在该研究中，研究人员通过真空扩散法控制碳包覆的Co纳米颗粒的磷化程度，构筑了一种在宽pH下适用于全水解反应的双功能电催化剂。这种新型的电催化剂具有一种“两面神（Janus）”金属/半导体结构，其中Co充当“金属面”，而CoP充当“半导体面”。得益于Mott–Schottky效应，电子在金属/半导体界面可以高效传输，因此一方面提高了“Co”的HER活性，另一方面提高了“CoP”的OER活性。结果表明，在相同催化条件下（碱性为例），Mott–Schottky型Co/CoP电催化剂的HER和OER电流密度分别是金属催化剂的4.8和7.9倍。更重要的是，双功能Co/CoP电催化剂在全水解反应中具有很好的稳定性。
    本研究显示，除了这些基于过渡金属纳米复合物的电催化剂的官能化和偶联之外，扩展这些电催化剂与电解质类型的相容性，从而应对不同的电解环境，也已经成为电催化领域中重要的研究课题之一。这项研究开辟了一个制备电催化剂的新途径，不仅使得制备价格低廉且稳定的产氢电极材料成为一种可能，而且可以拓展到光催化、燃料电池和有机合成的等研究领域。

撰稿：赵喜安 薛中华

论文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201602355/full
（Adv. Energy Mater，2017，DOI: 10.1002/aenm.201602355）