Abstract Developing highly efficient and sustainable bifunctional cheap electrocatalysts for hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER) is crucial, but remains a challenge for large-scale water splitting applications. Appropriate surface engineering of non-noble metal electrocatalysts is essential for tuning their electrocatalytic properties. Herein, MnCoP nanosheets are designed and constructed by doping Mn into CoP via direct one-step electrodeposition on carbon cloth. Doping Mn can not only modify the surface electronic structure of CoP, but also enhance electrochemical surface areas (ECSA) to expose more accessible active sites, and increase the intrinsic activity for HER and OER. As a result, the electrocatalyst reasonably shows superior catalytic performance: the overpotential is as low as 65 mV for HER and 261 mV for OER in 1 M KOH solutions to deliver the current density of 10 mA cm−2, along with outstanding stability benefited from the strong affinity between the catalyst and CC substrate. The electrolyzer cell for overall water splitting, using MnCoP/CC as both anode and cathode catalysts, exhibits a very low voltage of 1.62 V at 10 mA cm−2 and excellent long-term durability within 24 h. This study offers a general method to produce high-performance and cost-effectiveness catalysts for water splitting and other catalytic fields.

中文翻译：

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通过将锰掺杂到磷化钴中实现高效双功能 HER 和 OER 电催化的表面工程

摘要 开发用于析氢反应 (HER) 和析氧反应 (OER) 的高效且可持续的双功能廉价电催化剂至关重要，但仍是大规模水分解应用的挑战。非贵金属电催化剂的适当表面工程对于调整其电催化性能至关重要。在此，通过在碳布上直接一步电沉积将 Mn 掺杂到 CoP 中来设计和构建 MnCoP 纳米片。掺杂Mn不仅可以改变CoP的表面电子结构，还可以增强电化学表面积（ECSA）以暴露更多的活性位点，并增加HER和OER的内在活性。因此，电催化剂合理地显示出优越的催化性能：在 1 M KOH 溶液中，HER 的过电势低至 65 mV，OER 的过电势低至 261 mV，以提供 10 mA cm-2 的电流密度，并且由于催化剂和 CC 底物之间的强亲和力而具有出色的稳定性。用于整体水分解的电解槽，使用 MnCoP/CC 作为阳极和阴极催化剂，在 10 mA cm-2 下表现出 1.62 V 的极低电压，并在 24 小时内具有出色的长期耐久性。该研究为生产用于水分解和其他催化领域的高性能和成本效益催化剂提供了一种通用方法。使用 MnCoP/CC 作为阳极和阴极催化剂，在 10 mA cm-2 下表现出 1.62 V 的极低电压，并且在 24 小时内具有出色的长期耐久性。该研究为生产用于水分解和其他催化领域的高性能和成本效益催化剂提供了一种通用方法。使用 MnCoP/CC 作为阳极和阴极催化剂，在 10 mA cm-2 下表现出 1.62 V 的极低电压，并且在 24 小时内具有出色的长期耐久性。该研究为生产用于水分解和其他催化领域的高性能和成本效益催化剂提供了一种通用方法。