钴铁共掺杂WO?.??作为碱性溶液适用型析氧反应催化剂构建太阳能-氢能转换效率达16.9%的光伏水解制氢系统

摘要： 析氧电极是高效光伏-水电解系统的关键组件。先前研究主要聚焦于电子结构调控对3d过渡金属基电催化剂析氧反应（OER）性能的影响。然而，由于在高碱度（利于OER）溶液中稳定性不足，具有复杂电子结构、可进行多维度调控的高原子序数钨基化合物鲜少被探索。本研究通过共掺杂诱导的电子结构调控，成功将碱中不稳定的WO2.72（WO）转化为高效且碱溶液稳定的多孔海胆状Co/Fe共掺杂WO2.72（Co&Fe-WO）。共掺杂作用表现为：降低W化学价态以保障钨基催化剂耐久性；增强W与O的吸电子能力来稳定高活性高价态Co/Fe；并富集作为反应位点的表面羟基。该催化剂展现出超低过电位（226 mV@10 mA cm?2）、低塔菲尔斜率（33.7 mV dec?1）及优良导电性。最终将其应用于光伏-水分解系统，在16.9%的高太阳能制氢效率下稳定产氢50小时。本研究凸显了电子结构调控对钨基催化剂的卓越影响，或为开发潜在但不稳定的太阳能转化催化剂提供改性思路。