合理设计用于工业水分解的高效电催化剂对于产生可持续的氢燃料至关重要。根据目前报道，过渡金属硫属化物(TMCs)和磷化物(TMPs)能够提高水分解整体效率，然而TMPs/TMCs的高电催化性能与结构重构的关系仍不明晰。

基于此，苏黎世大学Greta R. Patzke团队提出了一种自模板化策略，以蛋黄壳ZIF-67@CoFe-PB NC为前驱体成功制备出Co@CoFe-P NBs，并应用一系列表征手法研究其内在催化机制。

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所制备的Co@CoFe-P NBs是高活性且坚固的电催化剂，可在较宽的pH值范围(0-14)内进行HER和OER。在0.5 M H₂SO₄、1.0 M KOH和1.0 M PBS中，在10 mA cm^-2下，该催化剂的HER过电位分别为83 mV、104 mV和150 mV；在1.0 M KOH中的OER过电位为266 mV。

研究人员进一步将Co@CoFe-P NB组装成水电解槽，用于整体水分解。该电解槽仅需1.49 V 的低电池电压就能产生10 mA cm^-2的电流密度，最重要的是，该电解槽还具有优异的稳定性。

实验结果和密度泛函理论(DFT)计算表明，在析氢反应(HER)过程中，磷化钴中的部分Fe取代促进了结构重构为具有低价金属中心(M⁰/M⁺) 的P-Co-O-Fe-P构型；原位重构后的催化剂通过降低水解离的能垒和促进HER中间体(H*)的吸附/解吸，显着提高了HER性能。

对于析氧反应(OER)，Co@CoFe-P NB重构为氧桥接的高价Co^IV-O-Fe^IV构型以提高OER活性。该工作中提出的催化剂内在催化机制对设计并研究用于能量转换和储存的催化剂至关重要。

Dynamics and Control of Active Sites in Hierarchically Nanostructured Cobalt Phosphide/Chalcogenide-based Electrocatalysts for Water Splitting. Energy & Environmental Science, 2022. DOI: 10.1039/d1ee02249k