近日，化學化工學院以王剛副教授為第一作者和第一通訊作者，碩士研究生黃偉國為第二作者，河南工業大學為第一署名及通訊單位撰寫的研究論文 《Engineering Co@Co3Mo3N/NPCs Heterostructured Ultrathin Nanosheets Electrocatalysts with Favorable Electronic Configuration for Boosting Alkaline Overall Water Electrolysis》被國際權威期刊Applied Catalysis B: Environment and Energy接收發表。Applied Catalysis B: Environment and Energy是化學、環境科學與催化領域的頂級期刊，中科院一區TOP期刊，最新影響因子為20.3。
本研究通過濕浸法負載Co/Mo/聚苯胺（PANI）前驅體與后續碳化/氮化處理的協同策略，在氮摻雜多孔碳載體上制備了Co@Co?Mo?N異質結（Co@Co?Mo?N/NPCs）。
Co@Co3Mo3N/NPCs制備過程示意圖與結構形貌表征
獨特的Co@Co3Mo3N異質結形成后，通過表面重構引發協同效應，調控電子構型以最大化電催化活性位點，從而顯著提升HER和OER性能。具體而言，在HER過程中，過量Co的摻入形成的Co@Co3Mo3N異質結構可使多余電子填充Co3Mo3N的Mo反鍵軌道，削弱Mo-H鍵強度，進而加速H*脫附以增強HER活性。而在OER反應中，Co@Co3Mo3N異質結構的Co組分可通過優先自身氧化，防止Co3Mo3N被氧化溶解，既強化了Co3Mo3N的結構穩定性，又促進了OER動力學過程。另一方面，NPC載體的引入不僅提升了電子導電性，還通過組裝更小尺寸的異質結納米片和暴露更多活性位點，促進了電解質滲透、產物吸附與解吸。此外，Co@Co3Mo3N異質結與NPC基底間通過Co-N配位鍵和吡啶－N物種的強相互作用，有效增強了納米結構的穩定性。
Co@Co3Mo3N/NPCs在HER和OER過程中表面重建過程的概念圖和同步輻射表征測試
得益于這些先進結構特性，優化后的Co@Co3Mo3N/NPCs電催化劑在10 mA cm-2電流密度下僅表現出37 mV（HER）和203 mV（OER）的超低過電位。實驗還表明，采用該催化劑的H型電解槽在1.41 V電壓下即可實現10 mA cm-2電流密度，并在200小時連續運行中保持優異穩定性。進一步地，將該催化劑組裝至零間隙堿性電解槽中用于全水解時，在500 mA cm-2電流密度下僅需1.80 V電壓，且展現出超過2400小時的超長使用壽命。
Co@Co3Mo3N/NPCs電解水性能測試與耐久性能測試
本研究得到國家自然科學基金項目（No.U1904171），河南省科技廳科技攻關項目（No.222102240032），廣東省基礎和應用基礎研究基金項目（No.2022A1515010834），上海市博士后卓越基金項目（No.2022293），河南工業大學青年骨干教師培育計劃項目和河南工業大學自科創新基金項目（No.2021ZKCJ08）的資助，特此感謝！
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.125270
