金荣超等JACS：HER电催化剂设计：原子级纳米化学法将惰性Au转化为活性催化剂

电催化析氢反应（HER）在可再生清洁能源计划中具有广阔的应用前景。然而，结晶金（Au）和银（Ag）对其催化能力较差，而胶体纳米粒子上的配体通常是另一个缺点。

近日，美国卡内基梅隆大学金荣超教授和Yongbo Song、美国匹兹堡大学Giannis Mpourmpakis（共同通讯作者）等人报道了一个硫氰酸盐（SR）保护的Au₃₆Ag₂(SR)₁₈纳米团簇，其配体覆盖率低，核心由三个二十面体（I_h）单元组成，可以有效催化HER。

该三聚体结构与单体I_h-Au₂₅(SR)₁₈^—和二聚体I_h-Au₃₈(SR)₂₄一起构成了一个独特的系列，为揭示催化性能和催化剂结构之间的相关性提供了机会。Au₃₆Ag₂(SR)₁₈由于配体金属比低、配位Au原子数少、超原子轨道未填充，在较低的过电位下表现出较高的催化活性。

在-0.3 V vs RHE电压下，Au₃₆Ag₂(SR)₁₈的电流密度分别是Au₂₅(SR)₁₈^—和Au₃₈(SR)₂₄的3.8倍和5.1倍。

通过密度泛函理论（DFT）计算表明，Au₃₆Ag₂(SR)₁₈具有较低的氢结合能和较高的电子亲和力。该发现为从惰性金属中构建高活性催化剂提供了一种新的策略，即通过追求原子精确的纳米团簇并控制其几何结构和电子结构。

Hydrogen Evolution Electrocatalyst Design: Turning Inert Gold into Active Catalyst by Atomically Precise Nanochemistry. J. Am. Chem. Soc., 2021, DOI: 10.1021/jacs.1c04606.

https://doi.org/10.1021/jacs.1c04606.

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金荣超等JACS：HER电催化剂设计：原子级纳米化学法将惰性Au转化为活性催化剂

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