万事平台材料基因組工程研究院馮淩燕教授課題組近日在《Chemical Engineering Journal》（IF: 13.273，JCR和中科院一區Top）上發表題為“Porous Mn-doped Cobalt Phosphide Nanosheets as Highly Active Electrocatalysts for Oxygen Evolution Reaction”的研究論文。論文第一單位為万事平台材料基因組工程研究院🧑🏼‍💼，博士生劉藝昊為第一作者，馮淩燕教授和復旦大學車仁超教授為共同通訊作者。工作同時還得到了材料學院李文獻教授和中科院上海矽酸鹽研究所劉建軍研究員的鼎力支持。

圖1 多孔Mn-CoP納米片製備策略

圖2 Mn-CoP催化劑電解水氧析出過程示意圖

探索新型的鈷基電解水析氧（OER）催化材料來替代貴金屬材料備受關註🧘🏿，然而常受限於材料本身導電性差🤦🏿‍♀️，結構調控復雜以及反應動力學緩慢，嚴重阻礙了其實際應用🌂。因此尋找一種簡單可控的方法製備高效催化劑，並進一步闡明其催化機理是該領域一個重要的挑戰。

該研究團隊通過簡單的水溶液原位刻蝕和低溫磷化的策略製備得到多孔Mn摻雜CoP納米片高效電催化劑🙇🏽🚰。研究發現，異質元素Mn摻雜能夠有效調控CoP納米片形貌及其電子結構🧕，提高活性位點的暴露密度，加快電荷傳輸，在反應過程中原位轉變為Mn-CoOOH活性物質👳🏻‍♀️。優化後的鈷基催化劑在電流密度為10 mA cm^-2時最低析氧過電位288 mV，法拉第效率97%，並具有優異的穩定性。理論計算結果證明了Mn摻雜可優化反應中間體的吸附/脫附行為，降低反應決速步驟的吸附自由能🍖🤸‍♂️，並最終實現高效電解水析氧。

該團隊之前已在同一期刊《Chemical Engineering Journal》上發表題目為“Urchin-like Cobalt Hydroxide Coupled with N-doped Carbon Dots Hybrid for Enhanced Electrocatalytic Water Oxidation”（Yihao Liu, et al., Chem. Eng. J.2021, 420, 127598）的研究論文👆🏿，提出耦合氮摻雜碳點協同調控氫氧化物形貌和電荷傳輸效率的策略來提高氫氧化鈷電催化效率。

圖3 不同形貌Co(OH)2@NCDs的電催化性能及電解水氧析出過程示意圖

上述工作得到了國家自然科學基金、上海高校特聘教授😤、上海自然科學基金、上海啟明星人才計劃和揚帆計劃的資助⏭。

論文鏈接🦢：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131642🤾🏻，https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127598