Angew.Chem. 狄拉克半金属–用于研究催化剂表面性质及催化作用的理想模型

通讯作者：Li Guowei、孙岩、Claudia.Felser

通讯单位：马克斯普朗克固体化学物理研究所

电导率，载流子迁移率和合适的吉布斯自由能是决定用于析氢反应（HER）的电催化剂性能的重要标准。然而，将这些因素组合到同一个化合物材料上显然是具有相当大的难度。

拓扑半金属是一种不同于拓扑绝缘体的新型拓扑电子态，其具有特殊拓扑的表面态（费米弧、鼓膜表面态）、奇异的磁输运性质（如负磁阻、巨磁电阻）以及极高的载流子迁移率等优点。过往的研究证明拓扑半金属材料是潜在的催化剂。

马克斯普朗克固体化学物理研究所的Claudia.Felser、孙岩、Li Guowei最近发现的狄拉克结弧半金属PtSn4是一种优质的HER电催化剂。

催化剂PtSn4表现出与Pt催化剂同样的电催化活性，在100 mV下，PtSn4的每个活性位点的转换频率（TOF）为1.54 H2 s-1。该化合物具有超高的化学和电化学稳定性，同时Pt的使用量显着降低，使其成为替代Pt催化剂的理想选择。同时，该催化剂具有高的载流子迁移率和电导率，这主要归因于具有高的无质量Dirac费米子传输速度，有利于催化过程中快速的电荷转移，从而提升了HER动力学速率。这些结果表明，PtSn4块状单晶是一种新型高效电催化剂，也突出了其在催化机理研究和现实工业应用中的优势。

图文导读

图1 不同催化剂催化性能理论值示意图

图2 PtSn4催化剂电催化HER活性

图3 PtSn4催化剂结构示意图及精细结构表征

图4 催化剂电子转移机理及理论计算

文献信息

Dirac nodal arc semimetal PtSn4: An ideal platform for understanding surface properties and catalysis

(Angewandte Chemie International Edition，2019，DOI: 10.1002/anie.201906109)

原文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201906109