AFM：锚定在掺P石墨烯上的具有P掺杂的多孔碳“铠甲”的铁/镍磷化物纳米晶复合材料的相调控用于促进整体水分解

过渡金属磷化物（TMPs）纳米材料是一种重要的储能和转换电活性材料。尽管如此，铁/镍磷化物纳米晶（NHs）或相关纳米复合材料的相调控仍然具有挑战性，其电催化整体水分解（OWS）性能还没有得到深入的研究。

近日，南京师范大学韩敏教授，Ying Liu，中科大Yue Lin报道了通过预先设计的超分子凝胶在Ar/H₂气氛下的热转化，实现了具有多孔掺磷碳（PC）“装甲”并锚定在掺磷石墨烯（PG）上的铁/镍磷化物NHs纳米复合材料的相调控合成，通过简单调整凝胶前驱体中铁镍盐的摩尔比，获得了包括FeP–Fe₂P@PC/PG, FeP–(Ni_xFe_1-x)₂P@PC/PG, (Ni_xFe_1-x)₂P@PC/PG和Ni₂P@PC/PG四种纳米复合材料。这种合成方案将还原、相变、掺杂、封装和杂化过程集成在一个步骤中，简单、环保、可重复且易于大规模合成。

文章要点

1）结果表明，在前驱体中引入镍源可以抑制正交相FeP组分的生成，诱导形成六方相(Ni_xFe_1-x)₂P合金。此外，多孔的PC“铠甲”可以防止磷化物NHs的氧化或腐蚀。而PG不仅可以锚定磷化物@PC纳米结构，提高其导电性，而且可以缓解电化学循环过程中的氧化还原应力。总之，PC/PG基质对磷化物NHs具有双重保护作用，有利于提高催化稳定性。

2）电化学测试表明，这些铁/镍磷化物基NHs表现出相依赖的催化行为。其中，纯相(Ni_xFe_1-x)₂P@PC/PG的催化活性最高，HER和OER的过电位分别只需要66 mV和268 mV即可获得10 mA cm⁻²的电流密度。重要的是，使用它作为双功能催化剂，所构建的(Ni_xFe_1-x)₂P@PC/PG||(Ni_xFe_1-x)₂P@PC/PG器件只需要1.45 V的电池电压就可以驱动OWS获得10 mA cm⁻²的电流密度，优于它的混相和单金属磷化物器件一级其他已报道的基于双功能催化剂的器件和Pt/C|IrO₂电解槽。此外，该器件在OWS中还表现出出色的耐用性。

3）通过光谱分析和电化学分析，研究人员阐明了(Ni_xFe_1-x)₂P@PC/PG催化剂出色催化性能的原因。

这项工作有助于通过相位调制和杂原子掺杂碳双限制策略来优化TMPs纳米结构，并加速其在OWS或其他可再生能源选择中的应用。

参考文献

Lei Wang, et al, Phase-Modulation of Iron/Nickel Phosphides Nanocrystals “Armored” with Porous P-Doped Carbon and Anchored on P-Doped Graphene Nanohybrids for Enhanced Overall Water Splitting, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202010912

https://doi.org/10.1002/adfm.202010912