介孔磷化钴纳米棒阵列自支撑电极及高效电解水反应

化石能源的广泛使用在促进人类社会高速发展的同时也造成了环境污染和能源危机等不良后果。为实现可持续性发展目标，寻找和开发绿色能源和高效能源设备迫在眉睫。值得注意的是，电催化水解制氢和制氧在研究高效金属-空气电池和制备清洁氢能方面起到至关重要的作用。然而，为了实现高的催化活性和电解效率，需要使用资源稀缺且价格高昂的贵金属催化剂，使得大规模商业化生产受到限制。研发替代性且廉价高效的电催化剂成为目前的研究热点。

南开大学袁忠勇教授课题组采用电化学沉积法在泡沫镍上沉积一层具有高比表面积的介孔磷化钴纳米棒阵列。在碱性溶液中，表现出优异的电化学析氢活性，Tafel斜率为51 mV dec^-1，优于贵金属Pt催化剂（51 mV dec^-1）。用作阳极电催化剂时，催化析氧性能可以与贵金属IrO₂相媲美，但具有更突出的稳定性。活性磷化钴纳米棒与泡沫镍集流体之间的紧密接触确保了良好的电子转移特性，而且纳米棒中的介孔通道有利于反应介质的扩散和生成气体的及时析出。X射线光电子能谱和高分辨投射电镜表明在析氧反应过程中，磷化钴表面发生了重排现象，生成了具有高析氧活性的CoO_x和CoPO_x类似物，能有效提高质子耦合电子转移过程和催化析氧性能。在碱性全电解水反应中，该电催化剂在电位为1.62 V时便可输出10mA cm^-2的电流密度，与IrO₂/Pt相当。

这一研究成果发表在《Advanced Functional Materials》上。

http://onlinelibrary.wiley.com/resolve/doi?DOI=10.1002%2Fadfm.201503666

原文标题：Self-Supported Cobalt Phosphide Mesoporous Nanorod Arrays: A Flexible and Bifunctional Electrode for Highly Active Electrocatalytic Water Reduction and Oxidation