CoFe-B-P納米顆粒的制備及其電化學析氧性能研究

韓磊 劉雪濤 何廣靈

摘要：本工作通過溶劑熱法制備了CoFe-B-P納米顆粒，并考察其電化學析氧性能.所制備催化劑的形貌結構和組分通過掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線衍射儀（XRD）、X射線光電子能譜（XPS）和電感耦合等離子體發射光譜（ICP-OES）等手段進行表征.研究發現，當Co/Fe的摩爾比為4：1和NaHPO·HO的加入量為2.0 mmol時，所制備CoFe-B-P催化劑展現了最優異的催化OER性能，在電流密度為10 mA cm時的過電位為285 mV，較小的塔菲爾斜率（52.70 mV/dec），并且在1.0 M KOH電解液中連續測試20 h后仍具有優異的穩定性.所制備催化劑OER活性的提高主要歸因于過渡金屬與非金屬之間的協同作用.

關鍵詞：納米顆粒；組分調控；析氧反應；電子調控

中圖分類號：TQ116.2；TQ151.1文獻標志碼：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關的環境問題正在激發研究人員開發清潔和可再生能源的廣泛興趣[1].在這方面，由于氫氣具有高能量密度和零污染物排放的優點，它被認為是傳統化石燃料最有前景的清潔可再生能源替代品之一.電化學水分解提供了一種綠色可持續的能量轉換制氫技術，其主要包括兩個半反應：陽極處析氧反應（OER）和陰極析氫反應（HER）[2-3].相對于HER過程，OER是一個四電子質子耦合的過程，因此具有緩慢的動力學.在電解水過程中需要較大的過電位來驅動反應的發生，其限制了電解水的整體效率[4]迄今為止，最先進的OER催化劑主要集中于貴金屬Ru和Ir基電催化劑，而它們的高成本和稀缺性嚴重限制了大規模的商業應用⑸因此，設計和制備低成本、高效率的OER電催化劑具有重要的現實意義.

近年來，人們致力于開發各種過渡金屬基納米結構材料作為潛在的貴金屬電催化劑替代物，主要包括氧化物[6]、硫化物[7]、磷化物[8]、硼酸鹽[9]、硼化物[10]和其他過渡金屬化合物[11].特別地，過渡金屬硼酸鹽和磷酸鹽由于優異的電化學OER活性及在堿性條件下良好的穩定性而引起了越來越多的關注.另外，化學組成和形態結構的調控已被用作優化過渡金屬化合物電化學性能的有效方法[12].其中，非金屬摻雜（如B和P）可以通過主體金屬原子與非金屬摻雜劑之間電負性差異形成電荷轉移導致金屬-金屬鍵的弱化，進而調控金屬化合物的表面電子結構[13].該現象可以極大地降低高氧化態M-OOH中間產物形成的勢壘，而該過程被認為是OER催化過程中的決速步驟[14].綜合上述考慮，開發具有一定納米結構的B和P共摻雜的雙金屬化合物將有望具有高的OER催化活性.

本文采用一步簡單的溶劑熱法合成了B和P共摻雜的雙金屬化合物納米顆粒（簡寫為CoFe-B-P），并考察其電催化OER活性.經過金屬前驅物比例和磷化劑添加量的優化，確定當Co/Fe為4：1和NaHPO·HO為2.0 mmol時所制備的CoFe-B-P具有最優的OER催化活性.該催化劑展現了優異的OER活性，在電流密度為10 mA cm時的過電位為285 mV，并且具有好的穩定性.

1實驗部分

1.1實驗原料

六水合硝酸鉆[Co（NO）·6HO，AR]，九水合硝酸鐵[Fe（NO）·9HO，AR]，四硼酸鉀（KBO·4HO，AR），次磷酸鈉（NaHPO·HO，AR），氫氧化鉀（KOH，AR），無水甲醇（CHOH，AR），這些藥品均購買于國藥集團化學試劑有限公司.無水乙醇（CHOH，AR）購于天津市富宇精細化工有限公司. 藥品在使用時未進一步純化而直接使用.所用去離子水為實驗室Master-S15Q純水系統自制.

1.2催化劑的制備

1.2.1不同組分CoFe-B樣品的制備

在制備過程中，我們采用簡單的一步溶劑熱法合成催化劑.稱取1.5 mmol KBO·4HO在超聲波作用下溶解在30 ml無水CHOH中形成溶液A；選取Co（NO）·6HO、Fe（NO）·9HO作為鉆源和鐵源，通過調控兩種金屬鹽的比例（Co/Fe=1：3；1：1；3：1；4：1，且總金屬鹽的物質的量為2 mmol）溶解在10 ml無水CHOH中形成溶液B；隨后在磁力攪拌下將溶液A緩慢加入溶液B形成均勻混合溶液，并將其轉入50 ml聚四氟乙烯內襯的不銹鋼反應釜中，在150 ℃下反應10 h.自然冷卻至室溫后，用無水乙醇離心洗滌3次，隨后在冷凍干燥機-60 ℃條件下干燥得到不同金屬比例的目標產物，并分別標記為CoFe-B、CoFe-B、CoFe-B和CoFe-B.同時，在相同的條件下制備僅添加鉆鹽和鐵鹽樣品，并分別標記為Co-B和Fe-B.通過對上述催化劑進行電化學性能測試，當Co/Fe=4：1時催化性能最優，因此Co/Fe=4：1為最優金屬比.

1.2.2CoFe-B-xP樣品的制備

我們在最優Co/Fe的前提下，固定KBO·4HO的量為1.5 mmol，進一步通過相同的溶劑熱法優化NaHPO·HO含量從而制備出一系列CoFe-B-xP樣品，其中x代表加入的NaHPO·HO的物質的量（x=0.5 mmol；1.0 mmol；1.5 mmol；2.0 mmol；2.5 mmol；3.0 mmol），并分別標記為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.通過對上述樣品進行電化學性能測試，當NaHPO·HO為2.0 mmol時催化性能最優. 同時，我們在該條件下制備了單金屬的Co-B-P和Fe- B-P催化劑樣品.

作為對比樣品，在上述最優優化條件（Co/Fe=4：1，NaHPO·HO=2.0 mmol）和相同的實驗條件下，分別制備了只添加P源的CoFe-P、Co-P和Fe-P樣品.

1.3樣品的組分結構表征和電化學性能測試

1.3.1樣品的組分結構表征

所制備樣品的體相元素定量分析通過5110型電感耦合等離子體發射光譜（ICP-OES，美國Agilent）進行測定；晶體結構通過D8 Advance X射線衍射儀分析（XRD，德國Seimens）進行分析；形貌結構通過MIRA3場發射掃描電子顯微鏡（FESEM，捷克TESCAN）和Titan G260-300透射電子顯微鏡（TEM，美國FEI）進行表征；表面元素組分和價態通過K- Alpha X射線光電子能譜分析儀（XPS，美國Thermo Scientific）進行表征.

1.3.2樣品的電化學性能測試

本實驗所有樣品的電化學性能測試均采用CHI760E電化學工作站（上海辰華儀器有限公司）進行，測試過程中選取三電極體系，涂覆有催化劑樣品的玻碳電極為工作電極，Ag/AgCl電極和碳棒分別作為參比電極和對電極，電解液為1.0 M KOH溶液.測試催化劑墨的制備過程：稱取5.0 mg催化劑樣品在超聲條件下分散在980μl無水乙醇和20μl Nafion （5 wt%）的混合溶液中，超聲40 min形成均勻分散的催化劑墨.在電化學測試過程中，在1.2～1.8 V vs. RHE的掃描范圍內進行線性掃描伏安（LSV）曲線測試；電化學雙層電容C通過在非法拉第電位區間（1.2～1.3 V vs RHE）的不同掃速下的循環伏安（CV）曲線測試獲得；電化學阻抗譜（EIS）在100 kHz至0.01 Hz的頻率范圍內進行，振幅為5 mV；用計時安培法在保持10 mA cm的恒定電位下評估催化劑的長期穩定性.文章中所有極化曲線測試的電位均采用溶液電阻進行iR補償校正.

2結果與討論

2.1所制備樣品的組分物相分析

圖1為一步簡單溶劑熱法合成CoFe-B-P納米顆粒的過程示意圖.選取Co（NO）·6HO和Fe（NO）·9HO作為金屬源，KBO·4HO和NaHPO·HO作為非金屬源，通過調控Co/Fe和優化P的加入量，制備了一系列催化劑樣品.首先我們通過電感耦合等離子體發射光譜（ICP-OES）對所制備樣品中元素的組成進行分析.如表1所示，樣品中的元素組成與所加入前驅物一致，僅B元素的含量較低.此外，通過該種方法所制備樣品中的Co/Fe接近初始加入比值，表明一步溶劑熱法制備雙金屬化合物是有效的.

所制備樣品的物相組成通過X射線衍射分析儀（XRD）進行分析.圖2為Co-B，Co-P和Co-B-P的XRD圖譜.可以發現，Co-B樣品包含兩種混合相，分別為鉆氧化物Co（OH）（PDF#45-0031），CoO（PDF#42-1300）、硼酸鉆CoBO（PDF#02-4284）和CoBO（PDF#25-0102）.對于Co-P樣品，衍射峰主要對應于磷酸鉆（PDF#13-0503，34-0844），且結晶度較差. 當B、P兩種非金屬源同時反應時，Co（HPO）（OH）（PDF#44-1326）相形成，但未出現含硼酸鹽的衍射峰，這說明硼酸鹽可能以摻雜的形式進入樣品中.對于含Fe化合物（圖3），除了Fe-B樣品對應于氧化物FeO（PDF#13-0092）和FeBO（PDF#22-034）外，Fe- P和Fe-B-P樣品均為非品相.

同理，我們還分析了鉆-鐵雙金屬化合物的物相組成.由圖4可知，CoFe-B樣品同樣對應于CoO和Co（OH）晶相，而另外兩組樣品同樣為非晶相，且廣泛接受的是非品多金屬材料比相應的結晶材料具有更高的電化學性能[15].通過對單金屬化合物及雙金屬化合物硼化或磷化處理后所得化合物進行物相分析，我們可以推斷所合成的CoFe-B-P化合物為非晶相的過渡金屬硼酸鹽和磷酸鹽物相，并伴隨著少量氧化物的存在.綜合分析可知含B樣品易于形成晶體，而含P化合物則傾向于形成無定型結構，且Fe的引入有助于晶體結構向非晶相的轉變.

2.2所制備樣品形貌結構分析

我們采用場發射掃描電子顯微鏡（FESEM）對所制備的一系列樣品進行了形貌結構表征.圖5為不同金屬比例的與KBO·4HO反應的電催化劑樣品的FESEM圖.當Co的含量較多時所獲得的樣品呈片狀結構，隨著少量Fe的引入.片狀結構逐漸減少，且片狀結構的厚度增加；當Co/Fe增加為3：1時，片狀結構幾乎完全消失，并開始向塊體結構發生轉變，最終轉變成Fe-B顆粒.

經過Co/Fe金屬比例的優化發現，當Co/Fe=4：1時性能最優.因此我們在此前提下繼續優化P的摻雜量.圖6為加入不同NaHPO·HO含量的FESEM圖.研究發現，除了在添加0.5 mmol時樣品為較大的塊體形貌，其余樣品均為顆粒狀結構.當添加2.0 mmol時，所形成的球形顆粒尺寸最小，平均尺寸約為500 nm，表面較為光滑，顆粒分布均勻，同時伴隨著少量塊狀聚集體的存在；而其他顆粒狀樣品尺寸較大，易于團聚一起，不利于在OER過程中催化活性位點的暴露.

此外，我們還對比研究了Co-B-P和Fe-B-P的形貌結構［圖7（a），（b）］，發現兩者均呈顆粒形態.進一步對單獨磷化處理樣品［圖7（d）-（f）］分析可知，Co-P呈納米片形貌，且納米片分布較為均勻，而C0Fe-P為蠕蟲狀顆粒.結合前述FESEM分析，我們可以得出以下結論，只有加入B、P兩種非金屬源進行溶劑熱處理時才易于形成類球狀顆粒結構，且所形成顆粒的大小和分散程度與NaHPO·HO的添加量有關.

由于COFe-B-P納米顆粒具有最優的OER催化性能，我們進一步通過透射電子顯微鏡（TEM）研究了該樣品形貌結構［圖8（a），（b）］.可以發現，與SEM結果一致，所制備CoFe-B-P為納米顆粒.高分辨透射電鏡（HRTEM）圖中并未發現明顯的晶格條紋，表明樣品為非晶性質，該結果與XRD結果一致. 選取電子衍射（SEAD）圖像中彌散狀衍射環進一步揭示了CoFe-B-P的非晶性質［圖8（d）］.能量色散X射線光譜（EDX）元素圖進一步證實了Co、Fe、B、P四種元素均勻地分布在催化劑中［圖8（e）］，該結果證明了我們成功合成了B、P共摻雜的雙金屬化合物.

2.3表面組分及價態分析

我們采用X射線光電子能譜（XPS）進一步分析樣品的表面組成和化學價態.圖9為CoFe-B、CoFe-P和CoFe-B-P樣品的XPS全譜.經過分析可知，除樣品中在反應過程中形成的非晶硼酸鹽、磷酸鹽以及氧化物中的氧元素外，每個樣品中的元素組成與對應樣品一致，結果表明我們成功將B、P元素引入到催化劑中.此外，C元素的存在為外來引入碳源，其主要是以其C 1s結合能用于對其它元素能譜進行校正.

在高分辨率的Co 2p XPS譜中[圖10（a）]，CoFe-B-P樣品在783.0 eV和798.7 eV結合能處分別是Co 2p和Co 2p的自旋軌道并可歸屬于Co物質；在781.4（2p）和797.3 eV（2p）結合能處的兩個峰則證明Co物質的存在，在786.4 eV和803.2 eV處的兩個峰則對應于衛星峰[2，16].當非金屬反應源更換成B或P源時，所獲得CoFe-B和CoFe-P樣品與CoFe-B-P具有相似的Co 2p峰，且在Co 2p區域中CoFe-B和CoFe-P的Co特征峰相對于CoFe-B- P樣品分別向不同的方向發生偏移.值得注意的是，CoFe-P（781.8 eV）表現出0.4 eV的正移，而CoFe- B（780.9 eV）發生0.9 eV的負移.結果表明，由于B、P 電負性不同，使得Co原子在CoFe-B和CoFe-P中的失電子能力不同.而當B、P兩種元素同時引入時，由于非金屬與金屬元素之間的電子結構調控，使得P作為吸電子物質吸收Co周圍的電子，而B作為給電子物質彌補Co的電子損失[16].

對于高分辨率的Fe 2p XPS譜［圖10（b）］，在CoFe-B-P樣品中可以解卷積出六個峰，在711.8和724.2 eV處明顯的特征峰對應于Fe物質，而在715.2和727.0 eV處的峰歸屬于Fe物質，其余兩個在719.3和733.5 eV的則為衛星峰[17].對于CoFe-B和CoFe-P樣品，在Fe 2p軌道中所對應Fe的峰分別為712.4和712.6 eV，其結合能位置明顯低于CoFe-B-P.相對于CoFe-B-P樣品，CoFe-B和CoFe-P樣品中Fe物質的結合能則向高結合能方向偏移.因此非金屬元素B、P對Fe的電子結構調控很難解釋.

在高分辨率B 1s XPS譜［圖10（c）］中，CoFe-B樣品中并未探測到B的特征峰，這可能是樣品中B元素含量較低所致；而CoFe-B-P樣品在190.8 eV處的峰對應于B-O物質[18].圖10（d）為CoFe-P和CoFe-B-P樣品的高分辨率P 2p XPS譜，二者均在133.4 eV處出現了代表P-O物種的單峰[19].而在B 1s 和P 2p XPS譜中并未發現M-B和M-P鍵的存在，表明B、P物質可能以基團的形式進入催化劑中，同時B-O和P-O物質的共存也表明我們成功制備出了B、P共摻雜的金屬化合物.

此外，我們還研究了Co-B-P和Fe-B-P的金屬元素結合能的變化.圖1（a）為Co-B-P的高分辨Co 2p XPS譜.研究發現，其2p軌道中Co（781.5 eV）的結合能相對于CoFe-B-P發生0.1 eV的正移，同時Co（783.2 eV）向高結合能發生0.2 eV的偏移，由此可見，在Co-B-P樣品中引入少量的Fe元素后，兩金屬之間存在著明顯的電子相互作用.我們知道Co元素高價態Co物質的結合能低于Co物質的結合能，因此，CoFe-B-P較低的結合能表明含有更多的高價態Co物質.根據文獻報道，高氧化態的金屬物質更有利于OER催化反應[14].同理，對于Fe-B-P樣品［圖11（b）］，在Fe2p軌道中，711.3 eV和714.4 eV結合能處分別對應Fe和Fe物質，當在Fe-B-P樣品引入Co后，Fe 2p的軌道發生明顯的正移，Fe向高結合能偏移0.5 eV至711.8 eV，Fe位于715.2eV結合能處，可見Co的引入能夠顯著影響電子結構，促進產生更多的高價態物質.結果表明雙金屬Co和Fe之間存在著強的電子相互作用，能夠促進金屬在表面氧化為高價態的M-OOH物質.

2.4電化學性能分析

在獲得催化劑樣品組分和形貌信息的同時，通過對催化劑進行電化學OER性能表征，以揭示催化劑結構與性能之間的關系.首先我們研究了不同Co/Fe比例與硼酸鉀反應獲得的電催化劑樣品的OER性能.如表2所示，當Co/Fe的摩爾比例為1：3時，在電流密度為10 mA cm時過電位為346 mV.隨著Co的含量的增加，樣品的過電位逐漸減小，其中CoFe-B電催化劑樣品表現出最優的OER活性，僅需307 mV的過電位即可提供10 mA cm電流密度，且與單金屬Co-B（345 mV）、Fe-B（403 mV）相比得到顯著提高.CoFe-B優異的性能主要歸因于Co與Fe元素之間的協同作用，且少量Fe元素的引入能夠顯著提高金屬化合物的OER活性已被大量文獻報道[20-21].

隨后，我們進一步研究了不同P添加量樣品的OER性能.如表3所示，研究發現，隨著不同含量P的加入其所對應的10 mA cm電流密度時所需的過電位呈先下降后增加的趨勢，且所有樣品除了添加0.5 mmol NaHPO·HO時在10 mA cm電流密度的過電位與CoFe-B樣品相當外，其余樣品相對于CoFe-B樣品過電位均顯著降低，結果表明通過引入非金屬P元素能夠進一步調控樣品的電子結構，達到提高樣品催化活性的目的.當NaHPO·HO的量為2.0 mmol時，表現出最優的OER催化性能（η=285 mV）.可見通過調控P源的添加量，能夠進一步優化催化劑的性能，且僅有添加適當的磷化劑時才能達到最優的目的.

為進一步揭示金屬（Co、Fe）與非金屬（B、P）之間相互作用對樣品催化性能的影響，我們同時制備并測試了Fe-B-P和Co-B-P樣品的電化學性能，并與雙金屬CoFe-B、CoFe-P和CoFe-B-P樣品進行了綜合分析（圖12，表4）.圖12（a）為樣品iR補償后的極化曲線.可以發現，所制備樣品在10 mA cm電流密度下的過電位分別為372 mV（Fe-B-P）、326 mV（Co-B-P）、307 mV（CoFe-B）、292 mV（CoFe- P）和285 mV（CoFe-B-P）.可見對于Fe-B-P樣品兩種非金屬調控并未達到提高催化性能的目的.相較于單金屬的Fe-P（360 mV）化合物性能反而變得更差，說明B、P非金屬不適用于調控含Fe的化合物的催化活性；而Co-B-P樣品相較于單金屬的Co-B（345 mV）和Co-P（345 mV）樣品能夠顯著提高其催化性能，說明B、P非金屬比較有利于調控含Co化合物的電子結構來降低OER反應過程的過電位.對比CoFe-B和CoFe-P樣品發現磷化處理更有利于催化活性的提高，且二者均優于Fe-B-P和Co-B-P樣品，該結果從側面反映了Co和Fe之間存在相互作用.以提高催化劑性能.當同時引入兩種非金屬元素時，相對單獨硼化或磷化處理得到進一步提升，說明金屬和非金屬之間存在協同作用以達到提高OER性能的目的.

我們進一步通過塔菲爾斜率研究催化反應動力學[22].如圖12（b）所示，所得的Fe-B-P樣品具有最小的Tafel斜率37.79 mV/dec，明顯優于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）樣品.可見催化劑的動力學不是決定催化活性的主導因素，雖然CoFe-B-P樣品的催化動力學不是最佳，但其它電化學性能可能決定了其優異的催化活性.我們通過電化學雙層電容C表征催化劑的電化學活性面積（ECSA）[23]，由圖12（c）可知，通過由不同掃速下所測的CV曲線轉化得到的C曲線顯示CoFe-B-P樣品具有最大的C（112.78 mF cm），且明顯高于其它樣品.正如預期的那樣，CoFe-B-P較小的納米顆粒結構使其具有最大的ECSA，有利于暴露更多的催化活性位點[23].同理，我們從電極界面電荷轉移電阻R分析了催化劑樣品的電荷轉移能力.如圖12（d）所示，CoFe-B-P樣品的R遠遠小于Fe-B-P和Co- B-P樣品，結果說明雙金屬的引入能夠顯著降低電極界面電阻，極大地促進OER對金屬活性位點的催化活性；類似地，與CoFe-B和CoFe-P樣品相比，CoFe-B-P樣品也具有相對較小的R，該結果進一步表明非金屬B和P之間的協同作用也能夠降低催化劑修飾的電極界面電荷轉移電阻，從而提高其催化活性.于此同時，我們對比分析了CoFe-B-P納米顆粒樣品與目前已報道相似組成催化劑的OER性能，如表5所示.

此外，穩定性也是評估催化劑實際應用的一個重要參數.如圖12（e）所示為CoFe-B-P樣品經過連續2000圈CV循環后的極化曲線，觀察發現CV循環后的LSV曲線沒有明顯的變化.圖12（f）顯示了在恒定的過電位下的計時電流曲線，以評估催化劑的傳質特性和耐久性，結果表明，在運行20 h后，電流密度的損失可忽略不計.經過長期的OER穩定性測試后除了一些輕微的聚集現象外，CoFe-B-P納米顆粒表面變得相對粗糙，但顆粒形態依舊保持完好（圖13），這可能與催化劑納米顆粒表面被羥基化以形成富含OOH物質有關[14].這些結果表明，CoFe-B-P在相對苛刻的條件下具有出色的穩定性，因此它可以作為一種高效且有前景的OER電催化劑.

為了更好的了解催化機理，我們研究了CoFe-B-P樣品OER后的化學組成和價態變化（圖14）.可以看出OER后的Co 2p軌道中Co（780.4 eV）的峰明顯高于Co（781.9 eV），且Co 2p的特征峰向低結合能方向發生偏移，表明OER過程中Co物質不可逆地氧化為高價態Co物質.對于Fe 2p光譜，Fe（712.1 eV）和Fe（715.8 eV）的結合能向高結合能發生偏移，同樣生成更多的高價態Fe物質.Co和Fe這種結合能的變化有利于原位生成MOOH，該物質被認為是在OER過程中的真正活性物質.對于B 1s光譜，在OER后，沒有明顯的B信號被探測到，這可能是由于B元素在測試過程中從催化劑表面溶解到電解液中[25]，同理，P 2p光譜微弱信號的出現也說明P元素在一定程度上也存在著溶解過程[26].因此，CoFe-B-P電催化劑優異的OER催化活性可歸因于以下兩方面：一方面雙金屬的引入能夠促進增加M- OOH物質的數量，同時改善催化劑樣品的電導率；另一方面，通過非金屬B、P元素的摻雜能夠起到優化電子結構的作用.

3結論

總而言之，我們通過簡單的溶劑熱法制備了CoFe-B-P納米顆粒.研究發現，當Co/Fe為4：1和NaHPO·HO的加入量為2.0 mmol時，所制備的CoFe-B-P在1.0 MKOH中展現了最優異的OER催化活性，即在電流密度為10 mA cm時的過電位為285 mV，有較小的塔菲爾斜率（52.70 mV/dec），并表現優異的穩定性.這種優異的性能主要歸因于以下幾個方面：1）構建一定Co/Fe比例的催化劑能夠充分發揮Co和Fe之間協同作用，有利于增強電催化OER活性；2）金屬Co、Fe和非金屬B、P之間的協同電子相互作用有助于形成更多MOOH中間產物，加速OER反應進程；3）CoFe-B-P較小的納米顆粒結構具有較大的電化學活性面積，使得更多的催化活性位點在電極表面暴露；催化劑較小的電荷轉移電阻提高了OER過程中的電荷能力.

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