전반적인 물 분해를 발전시키기 위해서는 비용 효율적이고 내구성이 우수하며 전기촉매 활성이 매우 높은 양기능성(bifunctional) 전기촉매의 개발이 중요하다. DFT 결과를 바탕으로 단일 단계 전극증착(one-step electrodeposition) 전략을 설계하여, Fe와 P가 공도핑된 NiCo 면심입방체(face-centered cubic, fcc)/조밀육방구조(hexagonal close-packed, hcp) 이중상(dual-phase) 합금(Fe–Ni 1 Co 2 P@NiF)을 합성하였으며, 이 촉매는 수소발생반응(HER)과 산소발생반응(OER) 모두에서 예외적으로 우수한 촉매 활성을 보여준다. fcc와 hcp 상 사이의 이종접면과 Fe, P 도핑은 효율적인 전하 전달과 풍부한 활성 자리를 가능하게 한다. DFT 결과는 Fe 및 P 도핑이 물 흡착을 최적화하고 Ni/Co d-밴드 중심(d-band center)을 조절하며 HER 장벽을 낮춘다는 것을 보여준다. 또한 도핑원은 우선적 산화 사이트로 작용하여 CoNi의 과도한 산화를 억제함으로써 OER 활성을 향상시킨다. 1 M KOH에서의 전기화학적 시험은 10 mA cm −2에서 HER 41 mV, OER 289 mV의 낮은 과전위를 나타내었고, 10 및 100 mA cm −2에서 각각 1.53 V 및 1.65 V의 전압으로 전체 물 분해(overall water splitting)를 달성하였다. 촉매는 50 mA cm −2 조건에서 135 h 동안 안정성을 유지함이 주목할 만하다. 향상된 성능은 Fe와 P 도핑 및 상계(phase boundary) 공학이 상호 시너지로 작용하여 전자 구성을 조절하고 전하 전달을 가속시키기 때문으로 판단된다. 본 연구는 실용적인 물 전기분해 응용을 위한 효율적인 전기촉매를 설계하는 유망한 접근법을 제공한다. DFT 결과에 따르면, Fe, P 이중 도핑을 설계하고 분석하면 Fe–Ni 1 Co 2 P@NiF에서 HER/OER이 향상되어 우수한 전체 물 분해 성능과 안정성을 나타낸다. • Ni 1 Co 2 @NiF의 fcc/hcp 이종접면은 DFT 결과에 따라 설계되었다. • Fe, P 도핑은 이중상 이종접면을 보존하면서 Fe–Ni 1 Co 2 P@NiF를 형성한다. • Fe–Ni 1 Co 2 P@NiF는 물 분해를 위한 양기능성과 내구성을 나타낸다. • HER/OER 동역학을 향상시키는 Fe, P 도핑 메커니즘은 DFT 결과에 의해 규명되었다.

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