近日，化工学院张超副教授、吕志果教授在催化制氢领域取得新进展。相关成果以“i single-atom doped p-rich copn nanocluster@cop with enhanced her”（doi: 10.1002/smll.202403170）为题发表在国际知名期刊small（if=13.3）。化工学院2022级硕士研究生王海鹏为第一作者，张超副教授及吕志果教授为共同通讯作者，青岛科技大学为唯一通讯单位。
课题组通过碘单原子(isa)掺杂磷化策略成功制备了新型isa掺杂的富磷磷化钴团簇@cop基底的珊瑚管状析氢催化剂（isa-copn/cop）。该催化剂首次将isa和富p的copn纳米团簇掺杂于磷化钴基底中,isa-copn/cop表现出了优异的析氢性能，在0.5 m h2so4溶液中表现出仅44和81 mv的低过电位，以驱动10和100 ma cm-2电流密度。此外，其tafel斜率（41.2 mv·dec-1）也远低于纯cop（84.4 mv·dec-1）。
经过研究，isa-copn/cop催化剂的优异性能可以归因于isa和富p的copn纳米团簇在cop基底中表现出的独特协同效应。isa和富p的copn纳米团簇可以优化h在cop体系中的吸附能，加速her在cop体系中的动力学过程。原位拉曼测试直接观察到中间i-h键振动峰，表明isa掺杂直接参与了h 还原的volmer步骤。同时，密度泛函理论（dft）计算表明，富p的copn纳米团簇由于其接近于零的氢吸附能（-0.12ev）而成为优秀的h脱附中心，有助于heyrovsky和tafel步骤。本研究为isa掺杂cop基催化剂的设计提供了新的思路。
以上工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金和我校高层次人才启动基金的资助。
