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在電化學海水分解中，陽極上析氧反應(OER)與析氯反應(ClER)之間會發生競爭，可能會導致產生游離的氯和次氯酸等有毒物質。在堿性條件下(pH>7.5)，OER與ClER反應具有大的熱力學電位差(490 mV)，因此堿性條件更有利于水的氧化。

此外，連續海水電解過程中的干擾離子和微生物引起的電極腐蝕嚴重影響電解的長期穩定性。因此，開發能夠在<490 mV的過電位下驅動>500 mA cm^?2電流密度以及在海水中具有很強的抗腐蝕能力的電催化劑具有重要意義。

近日，青島大學張立學、張曉燕、中國海洋大學黃明華和香港理工大學黃勃龍等基于“功函數優化”的概念，合理地設計了脈管狀Cr摻雜Co_xP(Cr-Co_xP)作為海水電解的高效OER電催化劑。

海水電解性能測試結果顯示，所制備的Cr-Co_xP催化劑在1000 mA cm^?2電流密度下的OER和HER過電位分別為404和282 mV，并且在工業操作條件下具有優良的160 h耐久性。此外，利用Cr-Co_xP組裝的水電解槽，以1.0 M KOH+海水作為電介質，其僅需1.54/1.85 V的電池電壓就能達到10/100 mA cm^?2的電流密度；并且其在100 mA cm^?2電流密度下連續運行160小時而沒有發生明顯的性能下降，說明其具有良好的機械強度和穩定性。

實驗結果和理論計算表明，隨著Cr的引入，Co位點表面配位環境發生改變，并且Co_xP的結構變得更加畸變。更重要的是，Cr-Co_xP上鍵合和反鍵合軌道的強耦合保證了電催化劑表面的高效電子轉移。

同時，Cr摻雜對Co_xP電子結構的調節強烈地減弱了Co_xP的功函數，不僅加速了催化劑表面與吸附中間體之間的電子轉移，而且降低了析氧反應(OER)和析氫反應(HER)的速率控制步驟的能壘，從而導致顯著的海水分解活性。

此外，Cr摻雜還可以穩定Co中心的價態，使其在OER過程中保持高性能。總的來說，該項工作所提出的策略將為合理設計高效的過渡金屬磷化物(TMP)基海水電解電催化劑提供指導。

Alleviating the Work Function of Vein-Like Co_XP by Cr Doping for Enhanced Seawater Electrolysis. Advanced Functional Materials, 2023. DOI: 10.1002/adfm.202214081

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