超稳定三维海胆状CoP纳米晶体作为析氢反应和氧还原反应双催化剂

随着能源危机和环境污染的日益加剧，开发新型的清洁能源变得刻不容缓。其中涉及电化学过程的析氢反应（HER）和氧还原反应（ORR）是两种最具实际应用前景的能源转换和存储方式。因此，设计高性能的HER和ORR的电催化剂对提高电化学能源转换和存储性能尤为重要。目前，Pt及其合金是HER和ORR电催化活性最高的催化剂之一，然而其低储量和高成本大大限制了Pt的实际应用，因此开发高性能的HER和ORR非贵金属催化剂就显得十分重要。

近来，诸多研究发现，过渡金属磷化物具有突出的HER电催化性能。然而这些材料多局限于一维的纳米颗粒和二维的纳米线，使得其在大电流下以及长期的使用中稳定性很差。

为了解决这一问题，中国科学院苏州纳米所纳米-生物界面重点实验室王强斌研究员课题组报道了一种三维海胆状CoP纳米晶体。研究表明，三维海胆状CoP纳米晶体在0.5 MH2SO4中表现出突出的HER电催化性能：起始过电势约为50mV，塔菲尔斜率为46 mV/dec，在电流密度为100 mA/cm-2时，过电势仅为180 mV。此性能优于绝大多数过渡金属磷化物，氮化物以及碳化物。此外，即使经过10000个CV循环和30000s的长时间连续测试，其催化活性没有任何下降，彰显出其超强的稳定性。另外，研究还发现，三维海胆状CoP纳米晶体在0.1M KOH中也展现出了优越的ORR电催化性能和稳定性。相关结果发表在《Nano Lett.》（Nano Lett.2015, 15, 7616 −7620）。

该研究受到国家自然科学基金委员会杰出青年基金资助。

http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b03446

原文标题：Urchin-like CoP Nanocrystals as Hydrogen Evolution Reaction and Oxygen Reduction Reaction Dual-Electrocatalyst with Superior Stability