钙钛矿型氧化物（perovskite oxides）具有独特的元素和结构，由于具有相当高的活性和良好的长期运行稳定性，使其在析氢反应（HER）中具有良好的电催化性能。然而，利用阴离子掺杂剂合成1D钙钛矿纳米结构仍然面临挑战，从实验和理论的角度了解性能来源也是一个挑战。基于此，黑龙江大学夏天教授（通讯作者）等人报道了他们结合静电纺丝和磷化工程策略，制备了P掺杂Pr0.5La0.5BaCo2O5+δ钙钛矿纳米纤维（P-PLBC-F），用作高活性HER催化剂。通过像差校正透射电子显微镜（AC-TEM）和X射线光电子能谱（XPS）表征，作者证明了P掺杂剂以P3-的形式与Co离子配位，P掺杂调节HER的电子结构和自由能。Co 3d-P 3p的电子骨架实现了最佳的电荷转移能（ΔCo-P=0.79 eV）和H*解吸的自由能（1.02 eV）。此外，1D纳米结构为P-PLBC-F提供了相对较大的比表面积（10.6 m2 g-1）和更亲水的特性，从而导致丰富的表面吸附物种和H2的快速释放。实验测试发现，P-PLBC-F催化剂仅需要-307 mV的过电位来驱动500 mA cm-2 disk的电流密度，以及32.9 mV dec-1的Tafel斜率。考虑到实际的整体水分解，P-PLBC-F||NiFe层状双氢氧化物（NiFe-LDH）电池在10和500 mA cm-2下分别提供1.53和1.84 V的电位，优于最先进的Pt/C和IrO2。该研究为明确阐明磷化机理和合理设计用于能量转换的高性能下一代钙钛矿催化剂提供了机会。Phosphatizing Engineering of Perovskite Oxide Nanofibers for Hydrogen Evolution Reaction to Achieve Extraordinary Electrocatalytic Performance. Adv. Funct. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adfm.202112164.
https://doi.org/10.1002/adfm.202112164.
