近日，我校工學院材料工程系陳光良教授（第一作者兼通訊作者）以我校為第一單位在材料科學領域國際著名期刊《Carbon Energy》（中科院一區TOP，IF：20.5）上，發表題為“Yttrium‐ and nitrogen‐doped NiCo phosphide nanosheets for high‐efficiency water electrolysis”的研究文章。

　　氫能在過去的幾十年里受到人們越來越多的關注。氫能在應用過程中具有熱值高、零污染、效率高等優點，被認為是最有前途的能源載體。目前，利用可再生能源進行電解水分解被認為是清潔能源轉換和儲存的最有效方法之一，可為氫燃料電池、實驗室、化工合成提供高純度氫氣（H2）。電催化水分解的主要挑戰在于設計高效的電催化劑，用于降低析氧反應（OER）和析氫反應（HER）的高過電位，從而加快反應速度，降低能耗。盡管貴金屬鉑（Pt）和釕/銥（Ru/Ir）基催化劑仍分別是HER和OER最有效的電催化劑，但它們的稀缺性和高成本極大地限制了其商業應用。因此，設計豐富、低成本、高效和穩定的非貴金屬電催化劑對于開發H2能源至關重要。

　　針對以上難題，陳光良教授團隊首次提出一種利用微量稀土金屬釔（Y）和等離子體處理來提高堿性電解條件下的電催化活性和穩定性的新方法。該方法首先通過介質阻擋放電（DBD）等離子體對鎳鈷合金泡沫（NCF）進行改性，在NCF表面形成微觀納米缺陷；然后在等離子體處理過的NCF（PNCF）表面原位水熱生長出光滑的釔摻雜鎳鈷層狀雙氫氧化物納米片（YNiCo LDH/PNCF）；最后，在氮氣中利用射頻等離子體進行磷化處理，得到釔和氮摻雜磷化鎳鈷納米片狀電催化劑（N-YNiCoP/PNCF）。得到的N-YNiCoP/PNCF具有較大的比表面積、豐富的異質界面和優化的電子結構，在1M KOH電解液中的HER（331 mV vs. 2000 mA cm-2）和OER（464 mV vs. 2000 mA cm-2）反應中具有較高的電催化活性。X射線吸收光譜（XAS）和DFT量子化學計算表明，隨著Y原子的加入，CoNi的配位數減少，從而使Ni離子和Co離子的鍵更短，實現了N-YNiCoP在模擬工業條件下HER和OER反應中的長運行穩定性。同時，等離子體N摻雜形成的CoN-YP5異質面是整個水分裂的活性中心。這項工作拓展了稀土元素在雙功能電催化劑中的應用，為可再生能源領域設計高性能過渡金屬基催化劑開辟了新方向。

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1002/cey2.522

　　通訊員：張群