通过光电催化分解水制氢是一种绿色的能量转换技术，被称为是光化学研究领域的圣杯。然而，目前高效的催化剂主要采用贵金属体系，成本高昂且储量有限，阻碍了氢能的规模化应用。因此亟需开发储量丰富、成本低廉的新型高效催化剂。美国维克森林大学Scott M. Geyer教授课题组牵头的国际联合研究团队利用改良的热注入法合成了富磷的磷化钴（CoP2）纳米颗粒催化剂，将其用于制备光电极应用于裂解水产氢，展现出了与贵金属Pt相当的催化活性，且具备良好化学稳定性。
研究人员首先通过密度泛函理论研究了富磷状态下CoP2催化活性，计算表明富磷状态不仅可以从物理上阻止氢原子（H）在多重Co原子上的过度吸附，而且可以稳定H在单个Co原子上的吸附，这有利于水裂解产氢。随后研究人员通过原子沉积法（ALD）在P型硅（p-Si）衬底上沉积一层铝掺杂的氧化锌（Al-ZnO, AZO）薄膜，继续利用ALD在AZO上沉积一层TiO2薄膜，最后接着利用改良的热注入法在TiO2上面制备了一层富磷的CoP2纳米晶催化剂薄膜，从而合成了p-Si/AZO/TiO2/CoP2复合光电极。为了对比研究，作者也制备了CoP和Co2P催化剂，随后将上述制备的不同催化剂电极置于0.5 摩尔的硫酸溶液中进行催化活性测试。实验结果显示，在39 mV、53 mV和88 mV过电位下，分别获得了10 mA•cm-2、20 mA•cm-2和100 mA•cm-2电流密度。其37 mV过电压条件下的催化活性与贵金属相当，而要达到相同催化性能，CoP和Co2P过电压要分别达到65 mV和52 mV。而CoP2、CoP和Co2P塔菲尔斜率分别为32、41和58 mV dec-1。上述结果表明，富磷的CoP2拥有更加优异的催化裂解水产氢性能。在上述酸性电解质中连续工作36小时后，基于CoP2的电极催化活性基本没有衰退，即使60个小时，也仅仅衰减7.73%；相反，36个小时后商用的Pt/C催化电极大幅衰减了21.1%；表明了CoP2具备了优异的化学稳定性。
该项研究精心设计制备了富磷的CoP2催化剂电极，表现出了与贵金属Pt相当的水解产氢的催化活性，而且具备了更优的稳定性和经济性，为设计高效、稳定、经济的新型非贵金属催化剂指明了新方向。相关研究成果发表在《Advanced Materials》 。
