​上海应物所Adv. Sci.：一步熔盐法制备MXene负载Pt纳米合金，实现高效催化HER

在各种催化反应中，Pt是一种高效的催化剂，但其高成本和有限的活性性阻碍了它的广泛应用。克服上述挑战的一个有效策略是通过将Pt与非贵金属掺杂并将这些纳米合金分散到合适的载体上来形成纳米合金，该方法增加了活性中心的数量，降低了贵金属催化剂的使用成本，提高了贵金属催化剂的利用效率。MXenes是一类由过渡金属碳化物和氮化物组成的二维化合物。由于其带隙可调、比表面积高、电子导电性好、机械稳定性好，MXenes常用作负载贵金属和合金的载体。

以高温熔盐为溶剂，利用Lewis酸刻蚀MAX合成MXenes能够通过调节熔盐中金属离子的浓度和类型，可以调节氧化环境来蚀刻MAX中的A位元素。这一过程使得生成的Mxene稳定地存在于温和的高温熔盐中，并伴随着还原金属的生成。

受制备MXenes过程中氧化、还原和金属离子在高温熔盐中溶解耦合的启发，中国科学院上海应用物理研究所王建强、汤睿和申淼等报道了一种一步法制备Mxene负载Pt纳米合金催化剂的方法，其能够直接将Ti₃AlC₂转化为Pt-M@Ti₃C₂T_x催化剂(其中M表示过渡金属)。

具体而言，该方法是以熔盐作为反应介质在高温下溶解过渡金属离子和Pt离子，过渡金属离子在高温下氧化Ti₃AlC₂前驱体中A位元素，由此产生的过渡金属进一步还原Pt离子形成合金，并且Pt-M纳米颗粒均匀分散在Ti₃C₂T_x表面。

性能测试结果显示，最优的Pt-Co@Ti₃C₂T_x催化剂在碱性溶液中仅需52 mV的HER过电位就能产生10 mA cm⁻²的电流密度，并且其在120 mA cm⁻²电流密度下连续运行25小时而没有发生明显的活性下降。

密度泛函理论(DFT)计算表明，Pt-Co@Ti₃C₂T_x的ΔG_H比商业Pt/C更接近于0 eV；并且，与含有其他过渡金属的Pt-M@Ti₃C₂T_x相比，Pt-Co合金与Ti₃C₂T_x载体之间的界面距离最小(Pt-Co合金与Ti₃C₂T_x基底之间的耦合效应最大)。因此，Pt-Co合金与载体通过界面电荷重新分配的耦合作用可以协同增强HER活性。

更重要的是，Pt-M@MXene催化剂可以通过改变添加到混合物中的过渡金属离子而扩展到包括二元、三元或四元Pt基合金，这为开发高效的MXenes负载的贵金属合金催化剂提供了一条有前景的策略。

Simple one-step molten salt method for synthesizing highly efficient MXene-supported Pt nanoalloy electrocatalysts. Advanced Science, 2023. DOI: 10.1002/advs.202303693