南方科大谷猛团队ACS Nano：热到“心”融化–高温促使核溶解扩散至壳层形成单原子微团簇电催化剂

通讯作者：谷猛

通讯单位：南方科技大学

成果速览

析氧反应（OER）涉及四电子过程，其反应动力学非常缓慢，这是整个水分解产生氢气的控速步骤。IrO2是目前较为有效的OER催化剂，但Ir是贵金属，地球储量少，用于OER的商业应用显然是不现实的。为了降低电解水制氢的成本，必须要减少贵金属催化剂的使用。

近日，南方科技大学的谷猛报课题组报道了OER催化剂的最新研究成果。以Ni2P为壳，Au为核构建的核壳结构材料为前驱体，通过高温退火处理，Au完全溶解和扩散到Ni2P壳层中，形成负载在Ni2P上的单个Au原子和Au微小团簇，得到Au@Ni2P电催化剂。采用原位加热扫描透射电子显微镜（STEM）可直接观测Au溶解扩散的过程，同时证实了Ni2P表面上的Au单原子和Au团簇是OER反应的活性位点。

该催化剂表现出优异的OER反应活性，是商业IrO2催化剂的16倍。本研究强调了简单热处理过程中材料的结构变化对催化活性的影响，从而调控催化剂的催化性能。

图文导读

图1 Au@Ni2P催化剂形貌结构表征

图2 Au@Ni2P催化剂电化学性能表征

图3 Au@Ni2P催化剂形貌结构表征

图4 Au逐渐溶解扩散在Ni2P层中的原位TEM图

文献信息

Direct Observation of Yolk-Shell Transforming to Gold Single Atoms and Clusters with Superior Oxygen Evolution Reaction Efficiency

(ACS Nano，2019，DOI: 10.1021/acsnano.9b02135)

原文链接

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b02135