碱性环境下的水电解是一条很有前途的大规模生产氢气的途径。在此背景下,设计高活性、低成本的电催化剂具有重要意义。
近日,北京交通大学王熙,伊丁,扬州大学曾祥华报道了边缘含有大量原子分散Pt的NiPt合金促进碱性溶液中的析氢反应(HER)。
文章要点
1)在边缘形成的Ni-Pt原子对通过减少配位原子的数量来保持工程化的电子结构,以促进缓慢的Volmer步骤,并通过提供单独的活性中心来进一步促进氢耦合步骤。
2)当Pt含量为3at%时,该催化剂在6 mV的低过电位下,电流密度为10 mA cm−2,在过电位为30 mV时的电流密度为68.3 mA cm−2,比商用20 wt%Pt/C催化剂的电流密度高出4倍以上。
3)像差校正的透射电子显微镜和quasi-operando X射线吸收精细结构测量表明,Ni-Pt原子对起到了活性中心的作用,使HER中各种中间体(OH*和H*)之间实现了微妙的吸附/脱附平衡。
4)在12 h计时安培测试后,所制备的合金表现出很高的稳定性,活性衰减可以忽略不计,突出了其在整体水分解池中的可行性。
参考文献
Min Zhou, et al, Modulating 3d Orbitals of Ni Atoms on Ni-Pt Edge Sites Enables Highly-Efficient Alkaline Hydrogen Evolution, Adv. Energy Mater. 2021
DOI: 10.1002/aenm.202101789
https://doi.org/10.1002/aenm.202101789