电力驱动的水电解作为一种环保的制氢方法引起了广泛关注，高纯度氢气对于解决能源危机至关重要。尽管如此，水电解氢析出反应 (HER) 和氧析出反应 (OER) 通常需要贵金属作为电催化剂。这一限制促使研究人员专注于开发有效的非贵金属催化剂，以提高水电解的效率和成本效益。

氮化碳(gC 3 N 4)因其可调的半导体特性而受到广泛研究;然而，其有限的电荷迁移率和低比表面积导致其对 HER 和 OER 的催化活性较差。在发表于《先进粉末材料》杂志的一项研究中，中国西安建筑科技大学的一组研究人员使用靶向掺杂和界面耦合策略开发了两种活性肖特基结电催化剂(B–C 3 N 4 @Fe 3 C 和 S–C 3 N 4 @Fe 3 C)。

“首次提出了合理构建内建电场和空间电荷区域来增强gC3N4空心纳米管上氧化还原反应动力学的策略，”该研究的资深通讯作者云思宁说。

研究团队的努力证实了内部支撑的gC3N4空心纳米管拥有丰富的活性区域，有利于快速的质子和质量转移。

“B 和 S 的定向掺杂精确地调节了 gC 3 N 4的半导体特性，从而形成了典型的 n 型和 p 型能带结构，”Yun 继续说道。“这种调节为构建表面功能化的 BC 3 N 4 @Fe 3 C 和 SC 3 N 4 @Fe 3 C 肖特基结催化剂提供了一个优越的平台。”

结果表明，Fe 3 C 与 gC 3 N 4的偶联优化了 gC 3 N 4的能级，改变了 gC 3 N 4 @Fe 3 C的界面电荷分布，使 OH -和 H +在固液反应界面富集。值得注意的是，BC 3 N 4 @Fe 3 C 和 SC 3 N 4 @Fe 3 C 催化剂在碱性介质中表现出稳定的 HER 活性和较高的 OER 选择性。

“BC3N4 @ Fe3C || SC3N4 @ Fe3C对仅需要1.52V的低电压就可以在10mAcm-2下实现高效的水电解，突显了它们在长期碱性水分解条件下优异的电催化活性和良好的稳定性。”该研究的第一作者杨光平说。

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