在诸多的制氢技术中，电解水制氢可以有效的利用未并于电网的剩余电能，因此具有极高的经济潜力。电解水反应又分为两个半反应，阴极的析氢反应（HER）和阳极的析氧反应（OER）,其中析氧反应是电解水反应的控速步骤，因此受到广泛关注。目前有两个因素制约着电解水制氢技术的发展，一是反应的过电势带来的能量损耗；另一个则是目前的研究主要集中在低电流密度处，不满足在大电流密度下的大规模工业化的制氢需求。基于以上条件，开发高效的大电流析氧催化剂成了今后电解水催化剂发展的重中之重。在已报道的诸多电解水析氧催化剂中，过渡金属基催化剂具有来源广泛，价格低廉等特点，是贵金属基催化剂的理想替代。其中，镍铁基析氧催化剂因其独特的多金属协同效应，丰富的活性位点受到了广泛的关注。近年来，尽管镍铁基析氧催化剂得到了长足的发展，将其应用在大电流下的析氧反应仍然是巨大的挑战。
阴离子掺杂可以调整催化剂的电子结构与催化活性位点，是催化剂修饰的重要手段，目前单阴离子修饰的催化剂已经得到了广泛的报道，基于此，我们通过水热-固相法在NiFe/NF电极上实现了原位的S和P共掺杂，制备的P-Ni3S2/NiFe/NF具有丰富的活性位点与优异的反应动力学，其多级异质结构还赋予了催化剂独特的多功能特性（图1），使其不仅可以在较温和条件下实现大电流的析氧反应，还有一定的析氢性能和全水解性能，并拥有长时间的稳定性。该催化剂在1A/cm2电流密度下的过电位仅370 mV，10 mA/cm2处的析氢过电位为182 mV，同时10 mA/cm2处全水解过电位为350 mV. 深入的研究表明S和P的引入改变了催化剂的形貌，加快了反应动力学，并降低了传质阻力，构建的多级异质结构还带来了大量的催化活性位点，这些特性赋予了P-Ni3S2/NiFe/NF优异的OER和全解水活性。
图1 所制备样品的结构表征.
图2 所制备电极的电解水析氧催化性能.
该部分工作以Rational introduction of S and P in multi-stage electrocatalyst to drive a large-current-density water oxidation reaction and overall water splitting为题发表在Journal of Power Sources（https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2021.230757），文章第一作者2020级硕士研究生张议洁，通讯作者刘光副教授。
