孙学良

加拿大西安大略大学机械与材料工程系，安大略省N6A 3K7，加拿大

过渡金属磷化物的催化应用——氢从水中来，还到水中去。

过渡金属磷化物(TMPs)，由于具有独特的物理化学性质，在电解水、燃料电池、金属空气电池等能源电催化领域展现出极大的应用潜力。理论研究表明，由于磷(P)原子半径较大，P的引入使金属原子间距相对增加，原子间相互作用减弱，导致金属d带收缩，费米能级附近态密度增加1,2。因此，这类化合物可具有优异的本征催化活性。与此同时，P原子由于电负性较大容易吸引金属电子而带负电，进而可作为催化活性位点捕获带正电的质子3。因此，提高TMPs中P的含量可成为改善电解水制氢性能的一种有效途径。更重要的是，对于贵金属(如Pt簇金属)磷化物，增加其中的P含量，可以减少贵金属剂量，进而降低催化剂成本。然而，TMPs的导电性通常会随着P含量的增加而降低4。而且，富磷型TMPs具有熔点低、热稳定性差等缺点，使得大多数富磷型TMPs难以可控合成5。另一方面，富磷型TMPs表面易被氧化，导致合成此类化合物相对比较困难。因此，如何在绿色、温和条件下实现富磷型贵金属磷化物的可控制备已成为当前一大挑战，急需探索一种简单、通用且高效的富磷型贵金属磷化物催化材料的合成方法。

武汉理工大学木士春教授课题组借助绿色的植酸为磷源，在适度温压下，利用氰胺类加热释放的还原性气氛首次可控合成出了一系列富磷型贵金属磷化物，包括RuP2、PtP2、IrP2、RhP2、Pd5P2等6–10，面且这些富磷型贵金属磷化物的表面被多孔少层的N、P掺杂薄碳所封装，有利于提高催化剂的导电性和电化学稳定性。……