DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.151247

结合单金属磷化物独特的类金属行为和活性位点的改性局部电子/几何结构，双金属磷化物已成为用于水裂解反应的潜在候选材料，但它们仍然是通过有毒、腐蚀性和高温方法合成的，这不可避免地会导致粒径增大，催化活性面积减小。在此，借助于植酸，研究者通过简便的静电纺丝方法成功制备了原位嵌入超细双金属NiCoP催化剂的P,N掺杂碳纳米纤维（NiCoP@PNCNF）。得益于独特的宏观结构设计和微电子/几何改性，所制备的NiCoP@PNCNF催化剂在低过电位下显示出优异的HER（η10=98mV）和OER（η10=260mV）催化性能以及在碱性溶液中的较强稳定性。同时，XAFS分析进一步表明，优异的催化性能不仅归因于杂原子掺杂碳纤维的引入，提高了其耐腐蚀性、抗团聚能力和导电性，而且还得益于局部电子/几何结构的改变，使得Ni/Co和P原子之间存在较强的协同效应。在实际应用中，还研究了基于NiCoP@PNCNF电极的水分解性能，该电极在长期稳定性测试中显示出较低的分解电位（EJ=10，1.645V）。上述发现无疑为设计和制备具有成本效益且坚固耐用的双功能过渡金属磷化物电催化剂提供了启示。

图1.（a）新鲜静电纺丝纳米纤维和NiCoP@PNCNF的低（b）、高（c）分辨率SEM图像。（d-f）NiCoP@PNCNF的TEM图像。

图2.（a）所制备的催化剂以及NiCoP（PDF#71-2336）、CoP（PDF#89-2598）和Ni2P（PDF#89-2742）参照的XRD谱。（b）所制备催化剂的拉曼光谱。（c）NiCoP@PNCNF的XPS测量，（d-e）NiCoP@PNCNF、Ni2P@PNCNF和CoP@PNCNF催化剂的Ni2p、Co2p和P2p XPS光谱。

图3.（a）Ni K-edge和（c）Co K-edge处的XANES光谱（插图是相应的衍生XANES光谱）。（b）NiCoP@PNCNF、Ni2P@PNCNF、NiO和Ni箔的傅立叶变换EXAFS光谱。（d）NiCoP@PNCNF、CoP@PNCNF、Co3O4、CoO和Co箔的傅立叶变换EXAFS光谱。

图4.（a）在1M KOH溶液中以10mV/s的扫描速率获取的所制备催化剂和市售IrO2催化剂的OER极化曲线。（b）所制备催化剂在10、25和50mA/cm2电流密度下的过电位。（c）来自（a）的相应Tafel图。（d）所制备催化剂的奈奎斯特图。（e）所制备催化剂的双层电容（Cdl）。（f）NiCoP@PNCNF在10mA/cm2电流密度下的CP曲线，以及加速1000个CV循环前后相应的极化曲线。

图5.（a）在1M KOH溶液中以10mV/s的扫描速率获取的所制备催化剂和市售Pt/C催化剂的HER极化曲线。（b）来自（a）的相应Tafel图。（c）所制备催化剂的双层电容（Cdl）。（d）NiCoP@PNCNF在-0.157V（vs.RHE）下的i-t曲线，以及加速1000个CV循环前后相应的极化曲线。（e）双电极装置电解水的LSV曲线（插图为H2和O2气泡的光学照片）。（f）NiCoP@PNCNF在1M KOH中于1.645V电位下对水分解反应的催化稳定性测试。