潘晖教授、刘志权教授， 磷掺杂钴钼酸盐调控Mo浸出，提升HER性能

第一作者：王娟娟

通讯作者：刘志权*，潘晖*

单位：澳门大学，中国科学院深圳先进技术研究院/南方科技大学

随着化石燃料枯竭和环境污染加剧，氢能作为清洁、高效能源载体备受青睐。水电解制氢是零碳排放的理想路径，但碱性介质中的氢析出反应（HER）动力学迟缓，尤其是水解离步骤的“高门槛”，导致非贵金属催化剂效率低下、结构不稳。钴钼基（CoMo）双金属催化剂凭借Co的结构稳定性和Mo的电子调谐优势脱颖而出，却饱受碱性条件下Mo严重浸出（形成可溶MoO₄^2-）之苦，导致活性位点流失和性能衰减。本文通过磷（P）掺杂巧妙调控Mo浸出-再沉积动态，不仅优化电子结构，还促进可控表面重构，形成Co(OH)₂/CoMoO₄协同界面，显著提升HER效率。该观点为设计耐久非贵金属催化剂提供了新路径，有望加速碱性水电解的工业化应用。

近日，澳门大学潘晖教授与中国科学院深圳先进技术研究院/南方科技大学刘志权教授，在Chemical Engineering Journal上发表题为“Phosphorus Incorporation in Cobalt Molybdate: Controlling Mo Leaching for Surface Reconstruction to Improve Hydrogen Evolution”的研究论文。该文报道了一种磷掺杂钴钼酸盐（CoMoO-P）催化剂，通过调控Mo浸出过程，实现表面动态重构，在碱性HER中展现出极低过电位和超长稳定性，媲美Pt/C。

磷掺杂钴钼酸盐（CoMoO-P）通过水热合成和磷化制备，EDS和SEM证实P均匀掺入，形成均匀纳米片结构（厚度约100 nm），优于pre-CoMoO的不规则形态。XRD显示磷化后转化为P掺杂β-CoMoO₄相，结晶度降低；HRTEM揭示晶面间距和丰富缺陷。XPS证实P以P-O和M-P形式掺入，Co 2p峰偏移降低电子密度，Mo 3d显示部分还原（Mo^4+/5+），O 1s突出氧空位形成。磷调控Mo/Co电子结构，促进氧空位生成，提升HER活性。

在1 M KOH中，CoMoO-P LSV显示η10=42 mV，优于pre-CoMoO (250 mV)和CoMoO-HT (166 mV)，媲美Pt/C，高电流密度下超越。Tafel斜率30.3 mV dec⁻¹表明快速动力学；最高Cdl暗示优越ECSA。原位EIS显示最低Rct、高Cφ和低R2，增强氢吸附和转移动力学。LSV前后稳定，长期测试（100-1000 mA cm⁻²）无衰减，优于无P样品；性能超越报道催化剂。

激活后EDS显示CoMoO-P Mo损失最小（13.9%），P能够固定Mo；SEM保留纳米片结构，无P样品崩塌。XRD和HRTEM证实核壳结构（β-CoMoO₄核心、α-CoMoO₄/Co(OH)₂外层）；XPS显示Co²⁺主导、Mo⁶⁺氧化和OH−增加。长期测试Mo损失仅8.2%，ICP-MS验证浸出减少。NiMo基底验证策略通用性；体积影响仅初始性能。原位拉曼显示动态Mo浸出-再沉积和可逆重构；ATR-FTIR证实强水/OH吸附，促进Heyrovsky步骤。无P样品不可逆退化，磷实现稳定界面和快动力学。

CoMoO-P双重调控（电子调变+Mo浸出控制）促进Co(OH)₂形成，协同残余β-CoMoO₄优化水解离和吸附，实现低过电位、快动力学和高稳定性。无P样品Mo连续损失导致退化。本策略为碱性HER提供新设计洞见，推动非贵金属耐久催化剂发展。

Phosphorus Incorporation in Cobalt Molybdate: Controlling Mo Leaching for Surface Reconstruction to Improve Hydrogen Evolution

刘志权教授，中国科学院百人计划海外引进学者，南方科技大学/中国科学院深圳先进技术研究院教授、博士生导师，主要从事金属互连材料的合成与组织性能、封装材料及结构的服役可靠性、半导体封装工艺技术开发研究工作。迄今在包括Nature，Science等国际杂志上发表期刊论文210余篇，以及EI收录国际会议论文70余篇，被他人引用6700余次。申请国内外发明专利80余项，其中已获授权国内外发明专利40余项。

潘晖教授，现为澳门大学应用物理及材料工程研究院教授。潘晖教授于2006年获得新加坡国立大学物理学博士学位，2006年到2013年期间先后在新加坡国立大学、美国橡树岭国家重点实验室、新加坡高性能计算研究所等国际顶尖科研机构以研究员和科学家身份从事相关研究。迄今为止，已经发表SCI论文300余篇，文章总引用达21900余次，h-index为83。此外，申请15项中国专利及4项美国专利。

王娟娟，现为澳门大学/中科院深圳先进技术研究院联培博士生，主要研究方向为非贵金属电解水。