含碳镍钴混合金属磷化物纳米盒子实现高效电催化析氧

纳米结构金属磷化物由于具有电化学活性高、成本低等优点，在电催化、光催化、锂离子电池和钠离子电池等电化学能量存储与转换领域得到了广泛的研究。然而，传统的金属磷化物纳米结构的活性表面积受限，限制了其优异潜能的发挥。中空纳米结构由于其独特的结构优势，有望极大提升金属磷化物的电化学活性。

近日，新加坡南洋理工大学的楼雄文教授课题组发展了一种以金属有机骨架（MOF）材料为模板的合成策略制备了含碳镍钴双金属磷化物纳米盒子，实现了对结构和组分构成的优化调控，获得了优异的电化学性能。研究人员以沸石咪唑类金属有机骨架材料ZIF-67纳米立方体作为自牺牲模板，与硝酸镍在室温环境下反应，合成了外层为镍钴水滑石片、内层为ZIF-67的核壳结构纳米盒子，通过进一步低温气相磷化，最终获得了含碳镍钴混合金属磷化物纳米盒子。这种含碳的磷化物纳米盒子有效地提高了材料的导电性和电化学活性位点，展现出优异的电催化析氧性能。相比于镍钴水滑石和不含碳镍钴混合金属磷化物纳米盒子，在电流密度为10 mA•cm^-2时，过电位从420 mV和370 mV缩小到330 mV，Tafel斜率由135 mV•dec^-1和115 mV•dec^-1缩小到96 mV•dec^-1。

这项工作为MOF衍生纳米结构功能材料的设计和制备提供了一条新的思路，对于发展高性能纳米结构的金属磷化物具有重要的借鉴价值。相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上。

该论文作者为：Peilei He, Xin-Yao Yu, Xiong Wen (David) Lou

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Carbon-Incorporated Nickel–Cobalt Mixed Metal Phosphide Nanoboxes with Enhanced Electrocatalytic Activity for Oxygen Evolution

Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 3897-3900, DOI: 10.1002/anie.201612635

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