利用熱力學(xué)有利的反應(yīng)如肼(N2H4)氧化反應(yīng)(HzOR，N2H4+4OH?→N2+4H2O+4e?，?0.33 VRHE)代替緩慢的陽(yáng)極析氧反應(yīng)(OER，2OH?→H2O+1/2O2+2e?，1.23 VRHE)輔助水電解可以大大降低制氫電耗。
在肼分解系統(tǒng)(OHzS)中，開(kāi)發(fā)具有高活性和耐久性的HzOR和HER雙功能電催化劑對(duì)于促進(jìn)肼氧化輔助水分解產(chǎn)氫的實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要。然而，肼在陽(yáng)極的完全電氧化和水在陰極的解離動(dòng)力學(xué)主要取決于反應(yīng)中間體與催化劑表面的相互作用。因此，設(shè)計(jì)具有中等吸附能和ΔGH*的高效、低成本的雙功能催化劑對(duì)于實(shí)現(xiàn)OHzS綠色制氫的低能耗、高效率具有重要意義。基于此，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所施劍林和崔香枝等通過(guò)原位水解刻蝕的方法，在CoP納米片中引入了具有強(qiáng)吸附能力的鎢橋氧物種[W-O](6W-O-CoP/NF)。引入的[W-O]物種不僅可以作為H2O和N2H4分子的強(qiáng)吸附位點(diǎn)，分別加速H2O的陰極解離和N2H4的陽(yáng)極完全氧化，而且可以通過(guò)[W-O]基團(tuán)上的橋連O調(diào)控Co位點(diǎn)的d帶中心，進(jìn)而促進(jìn)Heyrovsky步驟，從而提高催化性能。此外，[W-O]的引入同時(shí)誘導(dǎo)了CoP納米片的多孔結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生了高暴露的活性位點(diǎn)、良好的親水性和快速的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所制備的6W-O-CoP/NF在堿性溶液中進(jìn)行HER反應(yīng)時(shí)，達(dá)到1000 mA cm?2電流密度僅需185.6 mV的低過(guò)電位；對(duì)于HzOR，只需要78.99 mV的電位即可達(dá)到1000 mA cm?2的電流密度，Tafel斜率為8.43 mV dec?1，優(yōu)于大多數(shù)報(bào)道的非貴金屬或貴金屬催化劑。此外，以6W-O-CoP/NF為陽(yáng)極和陰極催化劑組裝的的電解槽，在0.165 V的低電池電壓下，可以提供100 mA cm?2的電流密度，比堿性水電解槽低了1.634 V，大大降低了產(chǎn)氫電耗。并且，這種HER/HzOR電解槽可以由兩個(gè)串聯(lián)組裝的DHzFC驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在不需要任何外部電源的情況下自供電生產(chǎn)H2(產(chǎn)H2速率高達(dá)3.53 mmol cm?2 h?1)。Adsorption Site Regulations of [W–O]-Doped CoP Boosting the Hydrazine Oxidation-Coupled Hydrogen Evolution at Elevated Current Density. Nano-Micro Letters, 2023. DOI: 10.1007/s40820-023-01185-4
