CoFe-B-P纳米颗粒的制备及其电化学析氧性能研究

2022-11-14 02:55韩磊刘雪涛何广灵
湖南大学学报·自然科学版 2022年6期

韩磊 刘雪涛 何广灵

摘要:本工作通过溶剂热法制备了CoFe-B-P纳米颗粒,并考察其电化学析氧性能.所制备催化剂的形貌结构和组分通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)等手段进行表征.研究发现,当Co/Fe的摩尔比为4:1和NaHPO·HO的加入量为2.0 mmol时,所制备CoFe-B-P催化剂展现了最优异的催化OER性能,在电流密度为10 mA cm時的过电位为285 mV,较小的塔菲尔斜率(52.70 mV/dec),并且在1.0 M KOH电解液中连续测试20 h后仍具有优异的稳定性.所制备催化剂OER活性的提高主要归因于过渡金属与非金属之间的协同作用.

关键词:纳米颗粒;组分调控;析氧反应;电子调控

中图分类号:TQ116.2;TQ151.1文献标志码:A

CoFe-B-P Nanoparticles:Preparation and Electrochemical Oxygen Evolution Performance

HAN Lei,LIU Xuetao,HE Guangling

(College of Materials Science and Engineering,Hunan University,Changsha 410082,China)

Abstract:In the present work,CoFe-B-P nanoparticles were prepared by solvothermal method and investigated their oxygen evolution reaction(OER)performance were investigated. The morphologic structures and composition of the resultant samples were characterized by SEM,TEM,XRD,XPS,and ICP-OES. It was found when the molar ratio of Co and Fe is 4,and the addition amount of NaHPO·HO is 2.0 mmol,the resultant CoFe-B-P catalyst exhibited the best OER performance with a low over-potential of 285 mV at a current density of 10 mA cm and a small Tafel slope of 52.70 mV/dec,as well as excellent long-term stability in 1.0 M KOH after continue testing 20 h. The improved OER activity benefits from the electronic interaction between transition metal and nonmetal.

Key words:nanoparticles;component regulation;oxygen evolution reaction;electronic interaction

化石能源的快速消耗以及相关的环境问题正在激发研究人员开发清洁和可再生能源的广泛兴趣[1].在这方面,由于氢气具有高能量密度和零污染物排放的优点,它被认为是传统化石燃料最有前景的清洁可再生能源替代品之一.电化学水分解提供了一种绿色可持续的能量转换制氢技术,其主要包括两个半反应:阳极处析氧反应(OER)和阴极析氢反应(HER)[2-3].相对于HER过程,OER是一个四电子质子耦合的过程,因此具有缓慢的动力学.在电解水过程中需要较大的过电位来驱动反应的发生,其限制了电解水的整体效率[4]迄今为止,最先进的OER催化剂主要集中于贵金属Ru和Ir基电催化剂,而它们的高成本和稀缺性严重限制了大规模的商业应用⑸因此,设计和制备低成本、高效率的OER电催化剂具有重要的现实意义.

近年来,人们致力于开发各种过渡金属基纳米结构材料作为潜在的贵金属电催化剂替代物,主要包括氧化物[6]、硫化物[7]、磷化物[8]、硼酸盐[9]、硼化物[10]和其他过渡金属化合物[11].特别地,过渡金属硼酸盐和磷酸盐由于优异的电化学OER活性及在碱性条件下良好的稳定性而引起了越来越多的关注.另外,化学组成和形态结构的调控已被用作优化过渡金属化合物电化学性能的有效方法[12].其中,非金属掺杂(如B和P)可以通过主体金属原子与非金属掺杂剂之间电负性差异形成电荷转移导致金属-金属键的弱化,进而调控金属化合物的表面电子结构[13].该现象可以极大地降低高氧化态M-OOH中间产物形成的势垒,而该过程被认为是OER催化过程中的决速步骤[14].综合上述考虑,开发具有一定纳米结构的B和P共掺杂的双金属化合物将有望具有高的OER催化活性.

本文采用一步简单的溶剂热法合成了B和P共掺杂的双金属化合物纳米颗粒(简写为CoFe-B-P),并考察其电催化OER活性.经过金属前驱物比例和磷化剂添加量的优化,确定当Co/Fe为4:1和NaHPO·HO为2.0 mmol时所制备的CoFe-B-P具有最优的OER催化活性.该催化剂展现了优异的OER活性,在电流密度为10 mA cm时的过电位为285 mV,并且具有好的稳定性.

1实验部分

1.1实验原料

六水合硝酸钻[Co(NO)·6HO,AR],九水合硝酸铁[Fe(NO)·9HO,AR],四硼酸钾(KBO·4HO,AR),次磷酸钠(NaHPO·HO,AR),氢氧化钾(KOH,AR),无水甲醇(CHOH,AR),这些药品均购买于国药集团化学试剂有限公司.无水乙醇(CHOH,AR)购于天津市富宇精细化工有限公司. 药品在使用时未进一步纯化而直接使用.所用去离子水为实验室Master-S15Q纯水系统自制.

1.2催化剂的制备

1.2.1不同组分CoFe-B样品的制备

在制备过程中,我们采用简单的一步溶剂热法合成催化剂.称取1.5 mmol KBO·4HO在超声波作用下溶解在30 ml无水CHOH中形成溶液A;选取Co(NO)·6HO、Fe(NO)·9HO作为钻源和铁源,通过调控两种金属盐的比例(Co/Fe=1:3;1:1;3:1;4:1,且总金属盐的物质的量为2 mmol)溶解在10 ml无水CHOH中形成溶液B;随后在磁力搅拌下将溶液A缓慢加入溶液B形成均匀混合溶液,并将其转入50 ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中,在150 ℃下反应10 h.自然冷却至室温后,用无水乙醇离心洗涤3次,随后在冷冻干燥机-60 ℃条件下干燥得到不同金属比例的目标产物,并分别标记为CoFe-B、CoFe-B、CoFe-B和CoFe-B.同时,在相同的条件下制备仅添加钻盐和铁盐样品,并分别标记为Co-B和Fe-B.通过对上述催化剂进行电化学性能测试,当Co/Fe=4:1时催化性能最优,因此Co/Fe=4:1为最优金属比.

1.2.2CoFe-B-xP样品的制备

我们在最优Co/Fe的前提下,固定KBO·4HO的量为1.5 mmol,进一步通过相同的溶剂热法优化NaHPO·HO含量從而制备出一系列CoFe-B-xP样品,其中x代表加入的NaHPO·HO的物质的量(x=0.5 mmol;1.0 mmol;1.5 mmol;2.0 mmol;2.5 mmol;3.0 mmol),并分别标记为CoFe-B-0.5P,CoFe-B- 1.0P,CoFe-B-1.5P,CoFe-B-2.0P,CoFe-B-2.5P和CoFe-B-3.0P.通过对上述样品进行电化学性能测试,当NaHPO·HO为2.0 mmol时催化性能最优. 同时,我们在该条件下制备了单金属的Co-B-P和Fe- B-P催化剂样品.

作为对比样品,在上述最优优化条件(Co/Fe=4:1,NaHPO·HO=2.0 mmol)和相同的实验条件下,分别制备了只添加P源的CoFe-P、Co-P和Fe-P样品.

1.3样品的组分结构表征和电化学性能测试

1.3.1样品的组分结构表征

所制备样品的体相元素定量分析通过5110型电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES,美国Agilent)进行测定;晶体结构通过D8 Advance X射线衍射仪分析(XRD,德国Seimens)进行分析;形貌结构通过MIRA3场发射扫描电子显微镜(FESEM,捷克TESCAN)和Titan G260-300透射电子显微镜(TEM,美国FEI)进行表征;表面元素组分和价态通过K- Alpha X射线光电子能谱分析仪(XPS,美国Thermo Scientific)进行表征.

1.3.2样品的电化学性能测试

本实验所有样品的电化学性能测试均采用CHI760E电化学工作站(上海辰华仪器有限公司)进行,测试过程中选取三电极体系,涂覆有催化剂样品的玻碳电极为工作电极,Ag/AgCl电极和碳棒分别作为参比电极和对电极,电解液为1.0 M KOH溶液.测试催化剂墨的制备过程:称取5.0 mg催化剂样品在超声条件下分散在980μl无水乙醇和20μl Nafion (5 wt%)的混合溶液中,超声40 min形成均匀分散的催化剂墨.在电化学测试过程中,在1.2~1.8 V vs. RHE的扫描范围内进行线性扫描伏安(LSV)曲线测试;电化学双层电容C通过在非法拉第电位区间(1.2~1.3 V vs RHE)的不同扫速下的循环伏安(CV)曲线测试获得;电化学阻抗谱(EIS)在100 kHz至0.01 Hz的频率范围内进行,振幅为5 mV;用计时安培法在保持10 mA cm的恒定电位下评估催化剂的长期稳定性.文章中所有极化曲线测试的电位均采用溶液电阻进行iR补偿校正.

2结果与讨论

2.1所制备样品的组分物相分析

图1为一步简单溶剂热法合成CoFe-B-P纳米颗粒的过程示意图.选取Co(NO)·6HO和Fe(NO)·9HO作为金属源,KBO·4HO和NaHPO·HO作为非金属源,通过调控Co/Fe和优化P的加入量,制备了一系列催化剂样品.首先我们通过电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)对所制备样品中元素的组成进行分析.如表1所示,样品中的元素组成与所加入前驱物一致,仅B元素的含量较低.此外,通过该种方法所制备样品中的Co/Fe接近初始加入比值,表明一步溶剂热法制备双金属化合物是有效的.

所制备样品的物相组成通过X射线衍射分析仪(XRD)进行分析.图2为Co-B,Co-P和Co-B-P的XRD图谱.可以发现,Co-B样品包含两种混合相,分别为钻氧化物Co(OH)(PDF#45-0031),CoO(PDF#42-1300)、硼酸钻CoBO(PDF#02-4284)和CoBO(PDF#25-0102).对于Co-P样品,衍射峰主要对应于磷酸钻(PDF#13-0503,34-0844),且结晶度较差. 当B、P两种非金属源同时反应时,Co(HPO)(OH)(PDF#44-1326)相形成,但未出现含硼酸盐的衍射峰,这说明硼酸盐可能以掺杂的形式进入样品中.对于含Fe化合物(图3),除了Fe-B样品对应于氧化物FeO(PDF#13-0092)和FeBO(PDF#22-034)外,Fe- P和Fe-B-P样品均为非品相.

同理,我们还分析了钻-铁双金属化合物的物相组成.由图4可知,CoFe-B样品同样对应于CoO和Co(OH)晶相,而另外两组样品同样为非晶相,且广泛接受的是非品多金属材料比相应的结晶材料具有更高的电化学性能[15].通过对单金属化合物及双金属化合物硼化或磷化处理后所得化合物进行物相分析,我们可以推断所合成的CoFe-B-P化合物为非晶相的过渡金属硼酸盐和磷酸盐物相,并伴随着少量氧化物的存在.综合分析可知含B样品易于形成晶体,而含P化合物则倾向于形成无定型结构,且Fe的引入有助于晶体结构向非晶相的转变.

2.2所制備样品形貌结构分析

我们采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)对所制备的一系列样品进行了形貌结构表征.图5为不同金属比例的与KBO·4HO反应的电催化剂样品的FESEM图.当Co的含量较多时所获得的样品呈片状结构,随着少量Fe的引入.片状结构逐渐减少,且片状结构的厚度增加;当Co/Fe增加为3:1时,片状结构几乎完全消失,并开始向块体结构发生转变,最终转变成Fe-B颗粒.

经过Co/Fe金属比例的优化发现,当Co/Fe=4:1时性能最优.因此我们在此前提下继续优化P的掺杂量.图6为加入不同NaHPO·HO含量的FESEM图.研究发现,除了在添加0.5 mmol时样品为较大的块体形貌,其余样品均为颗粒状结构.当添加2.0 mmol时,所形成的球形颗粒尺寸最小,平均尺寸约为500 nm,表面较为光滑,颗粒分布均匀,同时伴随着少量块状聚集体的存在;而其他颗粒状样品尺寸较大,易于团聚一起,不利于在OER过程中催化活性位点的暴露.

此外,我们还对比研究了Co-B-P和Fe-B-P的形貌结构[图7(a),(b)],发现两者均呈颗粒形态.进一步对单独磷化处理样品[图7(d)-(f)]分析可知,Co-P呈纳米片形貌,且纳米片分布较为均匀,而C0Fe-P为蠕虫状颗粒.结合前述FESEM分析,我们可以得出以下结论,只有加入B、P两种非金属源进行溶剂热处理时才易于形成类球状颗粒结构,且所形成颗粒的大小和分散程度与NaHPO·HO的添加量有关.

由于COFe-B-P纳米颗粒具有最优的OER催化性能,我们进一步通过透射电子显微镜(TEM)研究了该样品形貌结构[图8(a),(b)].可以发现,与SEM结果一致,所制备CoFe-B-P为纳米颗粒.高分辨透射电镜(HRTEM)图中并未发现明显的晶格条纹,表明样品为非晶性质,该结果与XRD结果一致. 选取电子衍射(SEAD)图像中弥散状衍射环进一步揭示了CoFe-B-P的非晶性质[图8(d)].能量色散X射线光谱(EDX)元素图进一步证实了Co、Fe、B、P四种元素均匀地分布在催化剂中[图8(e)],该结果证明了我们成功合成了B、P共掺杂的双金属化合物.

2.3表面组分及价态分析

我们采用X射线光电子能谱(XPS)进一步分析样品的表面组成和化学价态.图9为CoFe-B、CoFe-P和CoFe-B-P样品的XPS全谱.经过分析可知,除样品中在反应过程中形成的非晶硼酸盐、磷酸盐以及氧化物中的氧元素外,每个样品中的元素组成与对应样品一致,结果表明我们成功将B、P元素引入到催化剂中.此外,C元素的存在为外来引入碳源,其主要是以其C 1s结合能用于对其它元素能谱进行校正.

在高分辨率的Co 2p XPS谱中[图10(a)],CoFe-B-P样品在783.0 eV和798.7 eV结合能处分别是Co 2p和Co 2p的自旋轨道并可归属于Co物质;在781.4(2p)和797.3 eV(2p)结合能处的两个峰则证明Co物质的存在,在786.4 eV和803.2 eV处的两个峰则对应于卫星峰[2,16].当非金属反应源更换成B或P源时,所获得CoFe-B和CoFe-P样品与CoFe-B-P具有相似的Co 2p峰,且在Co 2p区域中CoFe-B和CoFe-P的Co特征峰相对于CoFe-B- P样品分别向不同的方向发生偏移.值得注意的是,CoFe-P(781.8 eV)表现出0.4 eV的正移,而CoFe- B(780.9 eV)发生0.9 eV的负移.结果表明,由于B、P 电负性不同,使得Co原子在CoFe-B和CoFe-P中的失电子能力不同.而当B、P两种元素同时引入时,由于非金属与金属元素之间的电子结构调控,使得P作为吸电子物质吸收Co周围的电子,而B作为给电子物质弥补Co的电子损失[16].

对于高分辨率的Fe 2p XPS谱[图10(b)],在CoFe-B-P样品中可以解卷积出六个峰,在711.8和724.2 eV处明显的特征峰对应于Fe物质,而在715.2和727.0 eV处的峰归属于Fe物质,其余两个在719.3和733.5 eV的则为卫星峰[17].对于CoFe-B和CoFe-P样品,在Fe 2p轨道中所对应Fe的峰分别为712.4和712.6 eV,其结合能位置明显低于CoFe-B-P.相对于CoFe-B-P样品,CoFe-B和CoFe-P样品中Fe物质的结合能则向高结合能方向偏移.因此非金属元素B、P对Fe的电子结构调控很难解释.

在高分辨率B 1s XPS谱[图10(c)]中,CoFe-B样品中并未探测到B的特征峰,这可能是样品中B元素含量较低所致;而CoFe-B-P样品在190.8 eV处的峰对应于B-O物质[18].图10(d)为CoFe-P和CoFe-B-P样品的高分辨率P 2p XPS谱,二者均在133.4 eV处出现了代表P-O物种的单峰[19].而在B 1s 和P 2p XPS谱中并未发现M-B和M-P键的存在,表明B、P物质可能以基团的形式进入催化剂中,同时B-O和P-O物质的共存也表明我们成功制备出了B、P共掺杂的金属化合物.

此外,我们还研究了Co-B-P和Fe-B-P的金属元素结合能的变化.图1(a)为Co-B-P的高分辨Co 2p XPS谱.研究发现,其2p轨道中Co(781.5 eV)的结合能相对于CoFe-B-P发生0.1 eV的正移,同时Co(783.2 eV)向高结合能发生0.2 eV的偏移,由此可见,在Co-B-P样品中引入少量的Fe元素后,两金属之间存在着明显的电子相互作用.我们知道Co元素高价态Co物质的结合能低于Co物质的结合能,因此,CoFe-B-P较低的结合能表明含有更多的高价态Co物质.根据文献报道,高氧化态的金属物质更有利于OER催化反应[14].同理,对于Fe-B-P样品[图11(b)],在Fe2p轨道中,711.3 eV和714.4 eV结合能处分别对应Fe和Fe物质,当在Fe-B-P样品引入Co后,Fe 2p的轨道发生明显的正移,Fe向高结合能偏移0.5 eV至711.8 eV,Fe位于715.2eV结合能处,可见Co的引入能够显著影响电子结构,促进产生更多的高價态物质.结果表明双金属Co和Fe之间存在着强的电子相互作用,能够促进金属在表面氧化为高价态的M-OOH物质.

2.4电化学性能分析

在获得催化剂样品组分和形貌信息的同时,通过对催化剂进行电化学OER性能表征,以揭示催化剂结构与性能之间的关系.首先我们研究了不同Co/Fe比例与硼酸钾反应获得的电催化剂样品的OER性能.如表2所示,当Co/Fe的摩尔比例为1:3时,在电流密度为10 mA cm时过电位为346 mV.随着Co的含量的增加,样品的过电位逐渐减小,其中CoFe-B电催化剂样品表现出最优的OER活性,仅需307 mV的过电位即可提供10 mA cm电流密度,且与单金属Co-B(345 mV)、Fe-B(403 mV)相比得到显著提高.CoFe-B优异的性能主要归因于Co与Fe元素之间的协同作用,且少量Fe元素的引入能够显著提高金属化合物的OER活性已被大量文献报道[20-21].

随后,我们进一步研究了不同P添加量样品的OER性能.如表3所示,研究发现,随着不同含量P的加入其所对应的10 mA cm电流密度时所需的过电位呈先下降后增加的趋势,且所有样品除了添加0.5 mmol NaHPO·HO时在10 mA cm电流密度的过电位与CoFe-B样品相当外,其余样品相对于CoFe-B样品过电位均显著降低,结果表明通过引入非金属P元素能够进一步调控样品的电子结构,达到提高样品催化活性的目的.当NaHPO·HO的量为2.0 mmol时,表现出最优的OER催化性能(η=285 mV).可见通过调控P源的添加量,能够进一步优化催化剂的性能,且仅有添加适当的磷化剂时才能达到最优的目的.

为进一步揭示金属(Co、Fe)与非金属(B、P)之间相互作用对样品催化性能的影响,我们同时制备并测试了Fe-B-P和Co-B-P样品的电化学性能,并与双金属CoFe-B、CoFe-P和CoFe-B-P样品进行了综合分析(图12,表4).图12(a)为样品iR补偿后的极化曲线.可以发现,所制备样品在10 mA cm电流密度下的过电位分别为372 mV(Fe-B-P)、326 mV(Co-B-P)、307 mV(CoFe-B)、292 mV(CoFe- P)和285 mV(CoFe-B-P).可见对于Fe-B-P样品两种非金属调控并未达到提高催化性能的目的.相较于单金属的Fe-P(360 mV)化合物性能反而变得更差,说明B、P非金属不适用于调控含Fe的化合物的催化活性;而Co-B-P样品相较于单金属的Co-B(345 mV)和Co-P(345 mV)样品能够显著提高其催化性能,说明B、P非金属比较有利于调控含Co化合物的电子结构来降低OER反应过程的过电位.对比CoFe-B和CoFe-P样品发现磷化处理更有利于催化活性的提高,且二者均优于Fe-B-P和Co-B-P样品,该结果从侧面反映了Co和Fe之间存在相互作用.以提高催化剂性能.当同时引入两种非金属元素时,相对单独硼化或磷化处理得到进一步提升,说明金属和非金属之间存在协同作用以达到提高OER性能的目的.

我们进一步通过塔菲尔斜率研究催化反应动力学[22].如图12(b)所示,所得的Fe-B-P样品具有最小的Tafel斜率37.79 mV/dec,明显优于Co-B-P(68.32 mV/dec)、CoFe-B(45.55 mV/dec)、CoFe-P(55.91 mV/dec)和CoFe-B-P(52.70 mV/dec)样品.可见催化剂的动力学不是决定催化活性的主导因素,虽然CoFe-B-P样品的催化动力学不是最佳,但其它电化学性能可能决定了其优异的催化活性.我们通过电化学双层电容C表征催化剂的电化学活性面积(ECSA)[23],由图12(c)可知,通过由不同扫速下所测的CV曲线转化得到的C曲线显示CoFe-B-P样品具有最大的C(112.78 mF cm),且明显高于其它样品.正如预期的那样,CoFe-B-P较小的纳米颗粒结构使其具有最大的ECSA,有利于暴露更多的催化活性位点[23].同理,我们从电极界面电荷转移电阻R分析了催化剂样品的电荷转移能力.如图12(d)所示,CoFe-B-P样品的R远远小于Fe-B-P和Co- B-P样品,结果说明双金属的引入能够显著降低电极界面电阻,极大地促进OER对金属活性位点的催化活性;类似地,与CoFe-B和CoFe-P样品相比,CoFe-B-P样品也具有相对较小的R,该结果进一步表明非金属B和P之间的协同作用也能够降低催化剂修饰的电极界面电荷转移电阻,从而提高其催化活性.于此同时,我们對比分析了CoFe-B-P纳米颗粒样品与目前已报道相似组成催化剂的OER性能,如表5所示.

此外,稳定性也是评估催化剂实际应用的一个重要参数.如图12(e)所示为CoFe-B-P样品经过连续2000圈CV循环后的极化曲线,观察发现CV循环后的LSV曲线没有明显的变化.图12(f)显示了在恒定的过电位下的计时电流曲线,以评估催化剂的传质特性和耐久性,结果表明,在运行20 h后,电流密度的损失可忽略不计.经过长期的OER稳定性测试后除了一些轻微的聚集现象外,CoFe-B-P纳米颗粒表面变得相对粗糙,但颗粒形态依旧保持完好(图13),这可能与催化剂纳米颗粒表面被羟基化以形成富含OOH物质有关[14].这些结果表明,CoFe-B-P在相对苛刻的条件下具有出色的稳定性,因此它可以作为一种高效且有前景的OER电催化剂.

為了更好的了解催化机理,我们研究了CoFe-B-P样品OER后的化学组成和价态变化(图14).可以看出OER后的Co 2p轨道中Co(780.4 eV)的峰明显高于Co(781.9 eV),且Co 2p的特征峰向低结合能方向发生偏移,表明OER过程中Co物质不可逆地氧化为高价态Co物质.对于Fe 2p光谱,Fe(712.1 eV)和Fe(715.8 eV)的结合能向高结合能发生偏移,同样生成更多的高价态Fe物质.Co和Fe这种结合能的变化有利于原位生成MOOH,该物质被认为是在OER过程中的真正活性物质.对于B 1s光谱,在OER后,没有明显的B信号被探测到,这可能是由于B元素在测试过程中从催化剂表面溶解到电解液中[25],同理,P 2p光谱微弱信号的出现也说明P元素在一定程度上也存在着溶解过程[26].因此,CoFe-B-P电催化剂优异的OER催化活性可归因于以下两方面:一方面双金属的引入能够促进增加M- OOH物质的数量,同时改善催化剂样品的电导率;另一方面,通过非金属B、P元素的掺杂能够起到优化电子结构的作用.

3结论

总而言之,我们通过简单的溶剂热法制备了CoFe-B-P纳米颗粒.研究发现,当Co/Fe为4:1和NaHPO·HO的加入量为2.0 mmol时,所制备的CoFe-B-P在1.0 MKOH中展现了最优异的OER催化活性,即在电流密度为10 mA cm时的过电位为285 mV,有较小的塔菲尔斜率(52.70 mV/dec),并表现优异的稳定性.这种优异的性能主要归因于以下几个方面:1)构建一定Co/Fe比例的催化剂能够充分发挥Co和Fe之间协同作用,有利于增强电催化OER活性;2)金属Co、Fe和非金属B、P之间的协同电子相互作用有助于形成更多MOOH中间产物,加速OER反应进程;3)CoFe-B-P较小的纳米颗粒结构具有较大的电化学活性面积,使得更多的催化活性位点在电极表面暴露;催化剂较小的电荷转移电阻提高了OER过程中的电荷能力.

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