木士春/吴劲松Adv. Sci.：过渡金属氟化物在电催化HER中的超快速和深度重构

目前，几乎没有关于析氢反应（HER）完全重构的报道。基于此，武汉理工大学木士春研究员和吴劲松教授（共同通讯作者）等人报道了一种新型可重构氟化物（CoF₂、NiF₂和FeF₃(H₂O)_0.33等）预催化剂，具有超快和深入的自重构，极大提高了HER活性。

由于HER过程中氟离子（F^–）的浸出，氟化物经历了连续快速的自发重建过程，导致过电位大大降低。其中，CoF₂不仅表现出与基准Pt/C相当的非凡催化活性，而且还具有超过Pt/C的高稳定性。

通过原位拉曼光谱结合非原位X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和球差校正电子显微镜（AC-TEM）分析，作者系统地揭示了连续自重建过程CoF₂，其中单组分六方晶相β-Co(OH)₂表现为约5 nm纳米粒子（NPs），相互连接成多孔且有缺陷的交织纳米片（NSs）。

此外，作者通过实验和密度泛函理论（DFT）计算，确定了氟化物独特的表面结构、碱性电解质和偏压是HER完全重构的关键因素。F原子在氟化物表面的富集提供了自发和连续重构的可行性。碱性电解质触发快速F^–浸出，并且立即补充OH^–以形成无定形α-Co(OH)₂，该无定形α-Co(OH)₂迅速转化为β-Co(OH)₂。

偏压促进了非晶晶化，加速了重构过程。这使得单组分和结晶β-Co(OH)₂的生成具有松散和缺陷的结构，在电流密度为10 mA cm^-2时具有超低过电位为54 mV，超长期稳定性超过Pt/C。DFT计算证实F浸出优化了氢和水的吸附能，提高了其动力学。同时，自重构也适用于其他非贵过渡金属氟化物。该工作建立了对HER过程中完全自发重建的基本理解，并为构思高级催化剂提供了一个新的视角。

Ultra-Fast and In-Depth Reconstruction of Transition Metal Fluorides in Electrocatalytic Hydrogen Evolution Processes. Adv. Sci., 2021, DOI: 10.1002/advs.202103567.

https://doi.org/10.1002/advs.202103567.

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木士春/吴劲松Adv. Sci.：过渡金属氟化物在电催化HER中的超快速和深度重构

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