EES：Pt1/(Co, Ni)(OH)2/C实现高效HER

• 头条, 百家, 顶刊 • 阅读 15
EES：Pt1/(Co, Ni)(OH)2/C实现高效HER
氢氧化物负载的原子结构，特别是单原子，可积极的调节微环境以提高催化性能，但很少探索单氢氧化物和双氢氧化物之间的电子协同作用。
基于此，香港大学郭正晓院士、朱丽华副教授、中科院福建物质结构研究所柴国良研究员和佛山季华实验室Yang Zhiqing（共同通讯作者）等人报道了一种Pt1/(Co, Ni)(OH)2/C单原子催化剂（SAC），即将Pt单原子（Pt1）稳定并锚定在有缺陷的(Co, Ni)(OH)2表面，并进一步负载在炭黑上。
该催化剂表现出明显优于Pt1/Co(OH)2/C、Pt1/Ni(OH)2/C、Pt1/C和20wt% Pt/C的析氢反应（HER）活性。其中，在0.09 V下，HER表现出几乎为零的起始过电位和优异的电催化质量活性，分别是Pt1/C的29.7倍和商用20wt% Pt/C的115.9倍。在100 mA·cm-2下计时电位测定24 h，循环伏安法测定20000次，衰减可以忽略不计。
EES：Pt1/(Co, Ni)(OH)2/C实现高效HER
在纯Pt(111)上，H2O（*H2O→*H + *OH）的解离速率为0.68 eV，为速率限制步骤。作者同时考虑了（Pt1/(Ni, Co)(OH)2）和没有单个Pt吸附(Co, Ni)(OH)2的缺陷(Co, Ni)(OH)2。H2O在(Co, Ni)(OH)2上的解离向上为0.93 eV，导致HER比在纯Pt(111)上更缓慢。
中间产物*H在(Co, Ni)(OH)2上的吸附太强（-0.32 eV），抑制了H2（*H→*+ 1/2H2）的形成。对于Pt1/(Ni, Co)(OH)2，吸附后的H2O（*H2O）在OH缺陷处分裂为一个*OH，在Pt原子上分裂为一个*H，自由能下降至-0.074 eV，从而实现有效的H2O解离步骤。
EES：Pt1/(Co, Ni)(OH)2/C实现高效HER
电荷密度差，表明(Co, Ni)(OH)2的Pt和O原子之间存在强烈的电荷转移。在Pt1/(Ni, Co)(OH)2中，Pt在纯Pt上的Bader有效电荷为-0.076|e|，而在Pt1/(Ni, Co)(OH)2中，Pt的Bader有效电荷为0.27|e|，表明电子从单个Pt原子转移到(Co, Ni)(OH)2上。
由于*H与Pt原子发生共价相互作用，Pt原子的局部负电荷越多，*H与Pt的成键越强。因此，对比纯Pt和(Co, Ni)(OH)2，Pt1/(Co, Ni)(OH)2在H2O解离和H2形成过程中都表现出更好的HER性能。
EES：Pt1/(Co, Ni)(OH)2/C实现高效HER
Effective electronic tuning of Pt single atoms via heterogeneous atomic coordination of (Co, Ni) (OH)2 for efficient hydrogen evolution. Energy Environ. Sci., 2022, DOI: 10.1039/D2EE02785B.
https://doi.org/10.1039/D2EE02785B.

原创文章，作者：Gloria，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/15/83c35464b6/

赞 (0)
0

相关推荐