【摘要】 根据我们的掺杂能和吸附自由能计算，最有希望的掺杂剂是铁和钴，而铜不太可能作为掺杂元素发挥良好作用。

在本研究[1]中Mg、Mo、Fe、Co、V 和 Cu 掺杂的 Ni 3 P 2和 Ni 3 P 2 + P 封端的 Ni 2 P 表面上的析氢反应。DFT 计算的氢吸附自由能被用作材料催化 HER 活性的预测因子。

 

我们的结果表明，掺杂可以显着提高Ni 3 P 2封端表面的催化活性。相比之下，Ni 3 P 2+ P封端的似乎具有催化活性，无论掺杂类型如何，包括在不存在掺杂的情况下。

 

根据我们的掺杂能和吸附自由能计算，最有希望的掺杂剂是铁和钴，而铜不太可能作为掺杂元素发挥良好作用。

 

Ni 3 P 2封端的Ni 2 P表面具有交替的Ni 3 P 2和Ni 3 P层。52,53掺杂剂原子仅限于顶部四层。为了识别不同的掺杂方案，使用符号 l x d y ，其中x是掺杂剂原子的层（即 x ∈ {1, 2, 3, 4}），y是它们的数量（即 y ∈ {1, 2, 3})。如果掺杂剂存在于两层中，我们使用更简单的符号 l x 1 l x2，其中x 1和x 2分别表示两个掺杂剂原子的层，因为我们只研究每层一个掺杂剂原子的情况。Ni 3 P 2终止 Ni 2 P的Ni 3 P 2端接的掺杂。可以看出，无论层如何，随着层中掺杂剂数量的增加，大多数金属都呈现线性趋势。

 

对于钴来说，这种趋势总是强烈的负面影响，这意味着从热力学角度来看，晶格结构非常容易受到钴掺杂的影响，因为它具有高反应性并且尺寸与镍相当。相反，对于反应性较低的 Cu，掺杂能始终为正。对于其他掺杂剂，斜率的符号和陡度取决于层。

 

对于V和Mo，掺杂能是正的或接近于零，并且通常随着第一层和第三层的掺杂剂数量的增加而增加，而第二层和第四层的掺杂能为负并且减少。相反，对于铁，掺杂能为正且仅第一层增加，然后为负且其他三层减少。

 

遵循 Nørskov 等人提出的自洽方案，使用氢吸附自由能作为预测因子，通过 DFT 计算来预测所研究材料的催化 HER 活性。6和 Skúlason等人。50我们的计算表明，掺杂可以显着提高 Ni 3 P 2封端 Ni 2的催化活性P 面，与实验研究一致。特别是铁和钴成为有前途的掺杂剂。

 

相反，无论掺杂类型如何，甚至在不存在掺杂的情况下， Ni 3 P 2 + P 末端似乎都具有催化活性。

 

[1]Z. W. Seh , J. Kibsgaard , C. F. Dickens , I. Chorkendorff , J. K. Nørskov and T. F. Jaramillo , Combining theory and experiment in electrocatalysis: Insights into materials design, Science, 2017, 355 , eaad4998

 

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