虽然目前碱性环境Pt界面上HER反应动力学非常缓慢，界面上的水分子结构和活性之间的关系仍未得以构建。有鉴于此，厦门大学孙世刚、姜艳霞，郑州大学Bang-an Lu等首次报道了HER催化反应活性和pH值之间关系中，质子供体结构起到重要作用。在pH增加的过程中，界面上的首层质子给体向质子受体的转移结构会发生变化。在碱性环境中，界面水的反应性随着结构变化而改变，水分解活化能的活性的顺序为：悬挂O-H键＜三配位水＜四面体结构配位水。此外，吸附H、OH中间体通过优化结构使得界面吸附水分子的方向进行调整，导致其H原子指向电极界面，进而改善HER反应中的动力学过程。以上结果为水分子在HER反应中在电极-电解液上的界面结构如何能够得到更高性能的HER电催化剂。

本文要点：

（1）

作者首先考察了Pt、Pt-Ni合金、酸处理Pt-Ni合金纳米粒子材料的碱性环境HER活性，发现当合成的Pt-Ni合金通过酸洗处理，界面上的Ni消除，内层Ni保留。酸处理Pt-Ni 具有和Pt类似的OH吸附性能，但是H吸附弱于Pt。酸处理后的Pt-Ni材料界面上没有较强OH吸附性能的位点，因为界面上的Ni在酸处理后消除。

（2）

分别在0.1 M HClO₄、0.1 M NaOH中测试酸洗处理的PtNi_1.5的电化学Raman光谱，并重点考察1500~1800 cm^-1、1900~2200 cm^-1、3000~4000 cm^-1区间的Raman光谱。

在-0.04 V的电压中考察了PtNi_1.5、酸处理PtNi_1.5、Pt在3000~4000 cm^-1的Raman吸收，对其中悬挂键O-H、三配位H₂O、四面体配位H₂O构成比例进行比较，发现PtNi_1.5中的悬挂O-H含量最高，酸处理PtNi_1.5中的O-H键含量稍微低，Pt中未见悬挂O-H键。以上过程显示，悬挂O-H可能对提升催化性能有关。该种测试方法可能用于指示碱性环境中电催化HER活性。

（3）

通过原位Raman光谱理解Pt-Ni合金催化剂体系中pH相关的Pt界面、Ni掺杂引起反应活性的提升和界面上的水结构之间的关系。

参考文献

Lin-fan Shen, Bang-an Lu*, Yu-yang Li, Jia Liu, Zhi-chao Huang-fu, Hao Peng, Jin-yu Ye, Xi-ming Qu, Jun-ming Zhang, Guang Li, Wen-bin Cai, Yan-Xia Jiang*, Shi-gang Sun*

Interfacial structure of water as a new descriptor of hydrogen evolution reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2020

DOI: 10.1002/anie.202007567

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202007567