析氢反应 (HER) 是能量转换和储存的主要过程，激发了人们对提高电解槽成本效益的极大兴趣。为了降低电催化剂的高昂成本，目前电催化剂由Pt和Ir等昂贵的金属制成，因此贵金属浓度必须降低。

近日，犹他大学Scott L. Anderson，加州大学洛杉矶分校Philippe Sautet结合密度泛函理论 (DFT) 和沉积在氧化铟锡 (ITO) 电极上的原子尺寸选择的Pt_n簇实验，用于检查施加电位和 Pt_n 尺寸对Pt_n(n=1、4、7 和 8)电催化HER活性的影响。

文章要点

1）研究发现，ITO上孤立的Pt原子的活性可以忽略不计，随着Pt_n尺寸的增加而迅速增加，使得Pt₇/ITO和Pt₈/ITO与多晶Pt表面层中的原子相比，每个Pt原子的活性大约翻倍。

2）DFT 和实验都发现，氢欠电位沉积 (H_upd) 导致Pt_n/ITO（n = 4、7 和 8）在 HER 阈值电位下吸附～2H 原子/Pt 原。大约相当于铂块体或纳米颗粒的H_upd的两倍。因此，电催化条件下的簇催化剂最好描述为 Pt 氢化物化合物，与金属Pt簇明显不同。Pt₁/ITO是个例外，在 HER 阈值电位下的 H 吸附在能量上是不利的。

3）该理论将全局优化与潜在影响的大规范方法相结合，揭示了几个亚稳结构对 HER 有贡献的事实，并随着应用的潜力而变化。因此，关键是要包括能量可及的 Pt_nH_x/ITO 结构的整体反应，以正确预测活性与Pt_n大小和应用潜力。

参考文献

Simran Kumari, et al, Electrocatalytic Hydrogen Evolution at Full Atomic Utilization over ITO-Supported Sub-nano-Ptn Clusters: High, Size-Dependent Activity Controlled by Fluxional Pt Hydride Species, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.2c13063

https://doi.org/10.1021/jacs.2c13063