青岛大学电解水制氢催化剂研究取得重要进展

据青岛大学新闻网消息：近日，青岛大学化学化工学院张立学教授、环境科学与工程学院杨东江教授与四川大学化学学院孙旭平教授合作在高效电解水催化剂研发领域取得重要进展，相关研究成果以“Phosphorus-Doped Co3O4Nanowire Array: A Highly Efficient Bifunctional Electrocatalyst for Overall Water Splitting”为题发表在国际著名化学期刊ACS Catalysis上（ACS Catalysis, 2018, 8, 2236-2241），该期刊影响因子为10.614，这是青岛大学首次以第一作者单位和通讯作者单位在该期刊上发表论文。该项研究得到了国家自然科学基金面上项目、山东省自然科学基金、泰山学者计划及青岛市科技局的资助，论文第一作者为青岛大学2016级硕士研究生王志超。

利用电解水技术来制备清洁、无污染、高能量密度的氢气，被认为是解决当前能源危机和环境污染的重要途径之一。电解水过程的析氢和析氧半反应通常均需使用贵金属催化剂，虽性能优异，但贵金属的昂贵价格和稀缺性严重限制了其广泛应用。为了提高电解水析氢效率并尽可能降低成本，需要积极研发高性能的非贵金属电催化剂来替代传统的贵金属催化剂。在该工作中，张立学教授及其合作者发展了一种简单的低温磷化策略制备了磷原子掺杂的Co3O4纳米线阵列（P-Co3O4）。相较于纯相Co3O4，P-Co3O4在碱性条件下的电催化析氧和析氢性能都得到显著的提升。通过改变P掺杂量可实现对催化性能的调控优化，并结合实验表征和密度泛函理论计算详细分析了P掺杂后催化性能提升的原因。该研究提供了一种以P作为掺杂剂提高金属氧化物电催化性能的高效方法，对相关过渡金属基材料的电催化应用具有良好的借鉴作用，具有较大的应用潜力。