導(dǎo)電金屬介孔材料包含高度暴露的活性位點(diǎn)，并在一系列電化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)出有效的物質(zhì)/電子傳輸速率；具有較大介孔的金屬介孔材料有利于大分子的平穩(wěn)快速傳質(zhì)。中孔結(jié)構(gòu)可以使用基于溶致液晶(LLC)的模板或通過硬模板方法在金屬中形成。然而，LLC的高粘度限制了前一種方法的適用性，而后者需要多個(gè)步驟并且涉及去除模板材料(如SiO2)的苛刻條件。因此，控制化學(xué)還原條件和改善膠束自組裝過程對(duì)于合成非貴金屬及其合金的介孔結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。
近日，早稻田大學(xué)Toru Asahi和日本國立物質(zhì)材料研究所Yusuke Yamauchi等通過將NiFe合金與P和B(NiFeB-P)共摻雜，設(shè)計(jì)并合成了一種用于OER的具有大孔(11 nm)的電催化劑。
在化學(xué)還原過程中，B在形成含有許多活性位點(diǎn)的無定形結(jié)構(gòu)中起著至關(guān)重要的作用。另一方面，適度的磷化允許額外的P摻雜而不影響介孔形態(tài)的基本完整性，并部分保留了非晶結(jié)構(gòu)。在堿性電解質(zhì)中，所制備的NiFeB-P MNs在10 mA cm-2電流密度下表現(xiàn)出252 mV的低OER過電位，明顯小于B摻雜的NiFe MNs (274 mV)和商業(yè)RuO2(269 mV)。
沒有經(jīng)過磷化的樣品的活性主要?dú)w因于它們的高表面積和源自它們的中孔結(jié)構(gòu)的快速傳質(zhì)，同時(shí)催化劑在水氧化過程中原位形成一層高活性NiFe氧化物/羥基氧化物；向系統(tǒng)中添加P可以調(diào)整活性位點(diǎn)的電子結(jié)構(gòu)并增強(qiáng)電導(dǎo)率，從而顯著提高催化劑的固有活性。這項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)高性能水分解電催化劑提供了一種有效的策略，同時(shí)也闡明了成分和形態(tài)對(duì)其性能的影響。
Soft Template-Based Synthesis of Mesoporous Phosphorus- and Boron-Codoped NiFe-Based Alloys for Efficient Oxygen Evolution Reaction. Small, 2022. DOI: 10.1002/smll.202203411
