近日，郑州大学化学学院能源化学所卢思宇教授课题组在碳点用于电催化研究领域取得积极进展，相关成果以题为“Halogen-Doped Carbon Dots on Amorphous Cobalt Phosphide as Robust Electrocatalysts for Overall Water Splitting”的论文发表在国际权威期刊《Advanced Energy Materials》上。郑州大学化学学院博士研究生宋昊强为论文第一作者，卢思宇教授为通讯作者，郑州大学为第一作者单位。

碳点作为制备复合材料的多功能构筑基元在电催化领域得到了广泛的研究。使用杂原子（例如，N、P、F或Cl）进行掺杂/改性可以增强CDs与金属之间的电子相互作用，促进电子转移，并进一步提高复合材料的催化性能。在此工作中，作者通过选择不同卤素（X = F、Cl 和 Br）掺杂的CDs来调整使其具有海胆、白皮松和合欢结构的X-CDs修饰的无定形磷化钴(X-CDs/CoP)。各个X-CDs的特性导致了不同的形成机制和最终结构。优化合成的F-CDs/CoP杂化阵列表现出优异的电催化性能。对于整体水裂解，在1 M KOH中提供10 mA cm-2电流密度需要1.48 V的低电压。经过100小时的稳定性测试后，催化性能的下降可以忽略不计，表现出优异的长期循环稳定性。密度泛函理论(DFT)深入探索了碳点基析氧复合催化剂的反应机理，揭示了F-CDs/CoP催化剂优异的电催化性能是由于CoP和F-CDs的耦合界面优化了氢/氧吸附能，进而加速了水分解动力学。本研究为合理设计各种具有高催化性能的多功能电极材料提供了新的策略。

同时，因团队在碳点领域取得的积极进展，分别受邀在《Accounts of Materials Research》，《Advanced Energy Materials》和《Matter》撰写题为“Carbon-Dot-Enhanced Electrocatalytic Hydrogen Evolution”，“Carbon Dots as New Building Blocks for Electrochemical Energy Storage and Electrocatalysis”和“The Light of Carbon Dots: From Mechanism to Applications”的综述文章。

研究得到了国家自然科学基金优秀青年基金项目和郑州大学杰出青年人才创新团队经费的支持。

来源：郑州大学