苏州大学&厦门大学Adv Mater：亚稳态HfO2载体氢溢流增强HER

纳米技术

2025-02-27

氢的控制在许多重要应用起到非常重要的作用，氢溢流通常与载体的情况有关。因此人们提出了一个问题：如何将氢溢流受到阻止的载体上产生氢溢流。

有鉴于此，苏州大学邵琪副研究员、纪玉金副教授、厦门大学黄小青教授等报道一种亚稳态2D边缘共用氧化物，六方晶相Hex-HfO₂（P6₃mc(186)，配位数目为6），其能够作为非常理想的材料平台，发现修饰Ru纳米簇，能够产生高效的氢溢流（Ru/Hex-HfO₂）。

本文要点：

（1）

对于稳定的单斜晶相HfO₂（M-HfO₂, P2₁/c (14), 配位数目为7）载体，不产生氢溢流。作为酸性HER反应，Ru/Hex-HfO₂在电流密度为10 mA cm^-2的过电势仅为8 mV，Ru的利用活性（utilization activity）在30 mV高达14.37 A mg_Ru^-1。

（2）

详细的机理表征结果表明，Hex-HfO₂载体具有数值为正的氢吸附自由能，因此氢容易在Hex-HfO₂载体发生氢溢流。此外，Ru和Hex-HfO₂之间的强相互作用改善氢中间体脱附，促进表面氢溢流。

这项研究为开发亚稳态氧化物载体用于先进的催化提供指导。

参考文献

Qun Wang, Jinxin Chen, Shiya Chen, Dingyanyan Zhou, Yutong Du, Yujin Ji, Yutian Xiong, Jia Ke, Wenxiang Zhu, Yue Wang, Dongdong Gao, Wei-Hsiang Huang, Chih-Wen Pao, Yang Sun, Youyong Li, Mingwang Shao, Zhiwei Hu, Xiaoqing Huang, Qi Shao, 2D Metastable-Phase Hafnium Oxide Triggers Hydrogen Spillover for Boosting Hydrogen Production, Adv. Mater. 2025

DOI: 10.1002/adma.202415978

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202415978