调节金属催化剂的电子结构是优化电催化活性的有效方法。近日,中科院深圳先进院先进材料科学与工程研究所Xue-Feng Yu等研究发现黑磷(BP)具有惊人的提高铂(Pt)催化剂活性的作用。BP可以有效且快速地调节Pt的表面电子结构,大大增强Pt析氢反应(HER)中催化活性。BP和Pt之间的独特负结合能导致Pt-P键的自发形成,对Pt纳米颗粒产生强大的配体协同作用,但在红磷上不能形成Pt-P键。理论和实验研究表明,Pt-P键改变了Pt的固有电子结构和氢吸附自由能。通过控制Pt-P键的数量,可BP活化的Pt催化剂的HER活性提高3.5倍,该活性是最新商业Pt/C催化剂的6.1倍。在1 M KOH中,过电势为70 mV的条件下,BP活化的1μg的Pt催化剂的电流密度可达82.89 mA cm-2,优于文献中最先进的催化剂。该工作通过利用BP独特的活化作用来操纵Pt催化剂电子结构,为合成用于各种催化反应和应用的高效Pt基催化剂提供了新的策略。
Xin Wang, Xue-Feng Yu*, et al. Rapid Activation of Platinum via Black Phosphorus for Efficient Hydrogen Evolution. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201911696