DOI: 10.1007/s42765-020-00063-7
尋找高效穩定的雙功能電催化劑用于電催化水分解仍然是高效制氫的主要挑戰。在此，研究者報道了一種簡便的策略，可通過靜電紡絲和化學氣相沉積（CVD）技術在三維（3D）碳納米纖維（CNFs）上原位合成高指數Cu3Pd13S7納米粒子（NPs）。具有豐富活性位點的高指數面，具有高比表面積的3D結構CNFs和具有強電子耦合作用的Cu-Pd-S鍵的協同效應共同增強了其電催化性能。Cu3Pd13S7/CNFs具有出色的電催化活性，析氫反應（HER）的過電位低至52mV（10 mA cm-2），而析氧反應（OER）的過電位為240mV（10 mA cm-2）。CNFs對Cu3Pd13S7的出色保護作用可使其免受聚集和電解質腐蝕，從而在酸性和堿性條件下具有較高的穩定性。
圖1.a）Cu3Pd13S7/CNFs的FE-SEM，b）TEM和c）高角度環形暗場STEM（HAADF-STEM）圖像。d，e）Cu3Pd13S7/CNFs的高放大倍率TEM圖像。圖1e中的插圖是單個Cu3Pd13S7 NP的HRTEM圖像。f）單個Cu3Pd13S7 NP的HAADF-STEM圖像。g-k）Cu3Pd13S7/CNFs的STEM-EDS元素映射圖。l）負載在CNFs上的Cu3Pd13S7 NP的線掃描STEM-EDX光譜。m）Cu3Pd13S7/CNFs的XRD圖譜
圖2.a，b）Pd16S7/CNFs和c，d）CuS2/CNFs的FE-SEM和TEM圖像。a和c中的插圖是Pd16S7/CNFs和CuS2/CNFs的相應高倍放大FE-SEM圖像。b和d中的插圖是負載在CNFs上的Pd16S7和CuS2的相應HRTEM圖像
圖3.a）CuS2/CNFs和Pd16S7/CNFs的XRD圖。b）CuS2/CNFs（II）和Cu3Pd13S7/CNFs（I）的S2p XPS光譜。c）Pd16S7/CNFs（I）和Cu3Pd13S7/CNFs（II）的Pd3d XPS光譜。d）CuS2/CNFs（II）和Cu3Pd13S7/CNFs（I）的Cu2p XPS光譜
圖4.a）當掃描速率為5mV/s時，商用Pt/C、Cu3Pd13S7/CNFs、Pd16S7/CNFs、CuS2/CNFs和CNFs在0.5M H2SO4中進行HER的極化曲線。b）比較所制備催化劑的過電位。c，d）所制備催化劑的Tafel斜率。e）所制備催化劑的奈奎斯特圖和（f）Rct的相應比較
圖5.a）Pd16S7/CNFs、CuS2/CNFs和Cu3Pd13S7/CNFs在不同掃描速率下的電容電流。b）Cu3Pd13S7/CNFs在0.5M H2SO4中24小時的計時電位。b中的插圖顯示了在電催化過程中Cu3Pd13S7/CNFs上生成的H2氣泡
圖6.a）商用Pt/C、Cu3Pd13S7/CNFs、Pd16S7/CNFs、CuS2/CNFs和CNFs在1M KOH中進行OER的極化曲線，掃描速率為5mV/s。b）在10 mA cm-2的電流密度下，所制備的催化劑的過電位比較。c）所制備催化劑的奈奎斯特圖。d）所制備催化劑的Rct的相應比較。e）所制備催化劑的Tafel斜率。f）Cu3Pd13S7/CNFs在1M KOH中24小時的計時電位。f中的插圖顯示了在電催化OER過程中Cu3Pd13S7/CNFs上生成的O2氣泡
圖7.OER穩定性測試后，Cu3Pd13S7/CNFs的a）FE-SEM，b）TEM，c）STEM-EDX圖像。d）HER和OER穩定性測試前后Cu3Pd13S7/CNFs的XRD圖譜
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