孙子其/廖婷ACS Energy Letters：s-MoO3助力HER中的氢溢出

氢溢出是电催化析氢反应（HER）中普遍存在的现象，其溢出速率高度依赖于金属支撑界面。然而，对于HER中常用的铂（Pt），如何合理选择强化溢出效应的理想支撑仍是一个难题。

基于此，澳大利亚昆士兰科技大学孙子其教授和廖婷等人报道了三维单晶氧化钼（3D s-MoO₃）作为活性Pt位点的理想载体。与这些传统的支撑材料相比，合成的s-MoO3具有相互连接的枝状形态、锯齿状阶梯边缘、多孔表面和部分还原表面。

不同于Pt位点在传统载体上的溢出效应，即传质和扩散从活性Pt颗粒向载体表面滑动，Pt位点与相互连接的s-MoO₃支状载体结合，可以诱导反应中间体（*H）向s-MoO₃框架中扩散和相互作用，从而形成一个完整的金属-载体相互作用。同时调节界面电子过聚集，强化氢溢出，从而显著提高HER性能。

为验证这种强相互作用和H(O)_xMoO₃中间体的可能存在，作者进行了理论计算以探索可能的溢出途径，其中两个或四个Pt原子被加载到MoO₃表面（Pt₂@MoO₃或Pt₄@MoO₃）作为理论模型。

当两个Pt原子存在时，*H倾向于稳定在Pt原子的空位内，其能垒为0.25 eV，远低于Pt表面（0.90 eV）。需注意，*H中间体很容易迁移到MoO₃框架晶格内的内部位置，生成H(O)_xMoO₃，其中能量势垒仅为-0.32 eV。

如果使用4个Pt原子，则*H中间体向MoO₃晶格的优化扩散过程提供了非常有利的热力学，通过接近零的能量势垒以及Mo-O-H键的形成来证明。在Pt₄@MoO₃体系中，中间体与MoO₃晶格之间的相互作用具有非常有利的热力学条件，是增强溢出效应所必需的。

Hydrogen Spillover Intensified by Pt Sites on Single-Crystalline MoO₃ Interconnected Branches for Hydrogen Evolution. ACS Energy Lett., 2023, DOI: https://doi.org/10.1021/acsenergylett.3c01459.