近日，前沿交叉科学青岛研究院分子科学与工程研究院吴昊、邓伟侨教授团队在碱性电解水催化剂的研究中取得进展，相关研究成果以“acidic media regulated hierarchical cobalt compounds with phosphorous doping as water splitting electrocatalysts”为题发表在国际著名期刊advanced energy materials上。山东大学为论文第一完成单位，前沿交叉科学青岛研究院学生宋丹娜和孙吉凯为论文共同第一作者。
通过合理的结构和组分设计，过渡金属基催化剂有望取代贵金属基材料实现高效的电解水制氢。然而，常规的碱性介质制备方法难以做到对产物的可控调节和制备。基于此，研究团队提出酸性介质制备策略，通过调节析出溶解化学反应平衡实现对材料结构的精确调控。前期工作中，酸性介质制备策略分别实现了对材料结构、厚度以及晶面的精准调控，制备出一系列通过传统方法难以获得的纳米催化剂材料（j. mater. chem. a, 2017, 5, 24153，adv. energy mater. 2018, 8, 1702704，adv. mater. 2018, 30, 1804341）。近期工作中，利用coco3产物较小的溶度积常数（ksp），酸性介质制备策略应用于co体系展现出不同寻常的组分和结构演化。此外，采用p掺杂优化电子结构。理论模拟结果表明，电负性更小的p取代o能增强与之相邻的co原子的电荷密度，dft计算结果表明p掺杂能有效降低co位点过大的h*结合能，因而有效提高析氢活性。该工作揭示了酸性介质制备co体系不同寻常的组分和结构演化以及p掺杂引起的电子结构和h*吸附能变化，为合理制备高效电解水催化剂提供参考。
上述工作得到了山东大学齐鲁青年学者项目、国家重点研发计划（no:2017yfa0204800）以及国家自然科学基金（no：21525315）的支持。
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