电化学水分解是一种前景广阔的制氢方法。但是，阳极析氧反应(OER)的缓慢动力学限制了电解制氢的整体效率，从而导致电解过程的总能耗较高。同时，贵金属Pt基催化剂具有优异的电化学活性、化学稳定性和耐腐蚀性等电催化性能，被认为是良好的水分解电催化剂，但其高昂的价格和稀缺的储量限制了它们的大规模应用。因此，开发低Pt负载量的双功能催化剂用于有机物-水共电解析氢成为替代传统水电解的有效策略，其不仅可以通过降低槽电压来降低析氢的能耗，还可以在阳极同时获得高附加值的有机化学产物(例如将CH3OH氧化为HCOOH)，使该反应具有学术和工业意义。
近日，深圳大学骆静利和赵斌等通过界面工程改变催化剂的电子结构，合成了双单分散Pt-Ni3S2异质纳米晶(DMD Pt-Ni3S2 HNCs)作为双功能催化剂。具体而言，研究人员通过热注入的方法，将尺寸约为2 nm的二级单分散Pt纳米晶与尺寸约为9.6 nm的初级单分散Ni3S2纳米晶通过化学作用异质结合，在致密的异质界面处形成具有丰富晶格缺陷的“DMD Pt-Ni3S2 HNCs”作为电荷输运通道。这些异质结界面可以进一步诱导产生丰富的活性位点，从而提高催化剂的催化活性，对于研究甲醇氧化和氢反应的机理具有重要意义。
实验结果表明，合成的“DMD Pt-Ni3S2 HNCs”在1.45 VRHE下能选择性地催化CH3OH生成更有价值的化合物(HCOOH)，电流密度达到100 mA cm-2，以及具有较高的法拉第效率(FE>98%)。
值得注意的是，由于精细的界面电子调制和双单分散特性，“DMD Pt-Ni3S2 HNCs”表现出优异的双功能活性，其在1.0 M KOH溶液中达到10 mA cm-2电流密度所需的HER过电位仅为61 mV。此外，实验研究和理论分析表明，“DMD Pt-Ni3S2 HNCs“表面Pt纳米晶的存在对促进和稳定高价Ni位点起着至关重要的作用，并进一步加速了析氢过程中H*的转化和H2的脱附，显著提升了HER活性。
总之，高分散的Pt纳米晶与Ni3S2纳米晶之间的界面提供了强大的电子相互作用，使具有协同活性位点的“DMD Pt-Ni3S2 HNCs“在双功能电催化反应中表现出优异的性能和选择性，最终实现了甲酸盐和氢气的同时生成。
Interfacial electronic modulation of dual-monodispersed Pt–Ni3S2 as efficacious bi-functional electrocatalysts for concurrent H2 evolution and methanol selective oxidation. Nano-Micro Letters, 2024. DOI: 10.1007/s40820-023-01282-4
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