在碳布(CC)衬底上原位生长氮掺杂碳纳米管制备了三维纳米集电极(N-CNT/CC)，并在其上包覆了CoP/N-CNT/CC纳米片，制备了CoP/N-CNT/CC电催化剂。实验结果表明，对于CoP/N-CNT/CC而言，CoP是直接参与HER的主导活性中心，而N-CNTs被认为是电子传递助剂。与不含N- CNTs的CoP/CC相比，CoP/N- 10CNT /CC具有更低的电荷转移电阻，说明N-CNT极大地加速了电子传输，从而加速了载流子迁移的动态过程。此外，在CC上引入N-CNTs可以增加电化学活性表面积，有利于更多的CoP活性位点的暴露。DFT计算表明，由于较弱的氢吸附能量，H*在CoP/N-CNT/CC上的吸附可以加速。因此，在碱性介质下，CoP/N-CNT/CC电催化剂的η₁₀值为41 mV，远优于CoP/CC (100 mV)。在高电流密度下，与Pt/C具有倍的HER活性。
 
 
图1 a) CoP/N-CNT/CC合成示意图; b) N-CNT/CC和c) CoP/N-CNT/CC的SEM图;d)和e) TEM图像的CoP/N-CNT; f) CoP/N-CNT的HRTEM图像; (g) CoP/N-CNT的HAADF-STEM图像，(h) CoP/N-CNT的C、N、Co和P的元素映射;i) CoP/N-CNT的EDS谱。
 
 
图2 a) N-CNT/CC在532 nm辐照下的拉曼光谱b)分别降低激光功率;c) D波段峰值之间的相关性激光强度和功率; d) N-CNT/CC的I_D/I_G比随激光的不同而变化的力量。
 
  
图3 CoP/N-CNT /CC的XPS谱图 a) C 1s和b) N 1s c) XPS Co 2p和 3d)分别为CoP/CC和CoP/N-CNT/CC的XPS P - 2p谱图。
 
 
图4 a) CoP/CC和CoP/N-CNT/CC在-0.85 V (vs. SCE)下的电容电流(Δj = j_a - j_c)与扫描速率的函数;b) CoP/CC和CoP/N-CNT/CC的Nyquist图 c) CoP/CC和CoP/N-CNT/CC表面H*吸附势的自由能图 d) CoP/N- CNT/CC的HER机理示意图。
 
  
图5  a) CC、CNT/CC、CoP/CC、CoP/N-CNT/CC、Pt/C的极化曲线; b)相应的CoP/CC、CoP/N-CNT/CC和Pt/C的Tafel图; c) CoP/CC和CoP/N-CNT/CC的周转频率(TOFs); d) 初始和3000 CV循环后的CoP/N-CNT/CC的极化曲线 e) COP / N-CNT / CC的电化学耐久性在固定电流密度为20,40和70mA CM^-2的160小时。
  
        相关科研成果由西安交通大学Shengchun Yang和Bin Wang等人于2021年发表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132824）上。原文：N-doped CNT as Electron Transport Promoter by bridging CoP and Carbon Cloth toward Enhanced Alkaline Hydrogen Evolution。

转自《石墨烯研究》公众号