纳米人

Science Advances：W-Mo双原子催化剂用于高效高稳定电催化HER

Nanoyu

2020-06-08

电化学析氢反应(HER)提供了一种低成本、可持续的高效制氢方法，是发展绿色能源技术的重要组成部分。迄今为止，铂基贵金属纳米材料是一种有益的HER电催化剂。然而，高昂的成本和资源极度稀缺阻碍了其大规模应用。因此，设计和开发高效、耐用、可扩展的非Pt电解水HER催化剂具有重要意义。单原子催化剂（SACs）可最大限度地提高金属原子的利用率，具有巨大的电催化HER应用潜力。但是，表面自由能的增加使得只有一种单一金属位点的SACs倾向于团聚，从而导致性能显著下降。研究发现，由于相邻金属原子之间的协同作用，双金属原子催化剂是一种极有效策略，可进一步提高超越SACs的固有HER活性。然而，由于在复杂合成条件下，缺乏原子尺度的控制技术以及很难精准确定非晶体结构和活性中心，双核金属团簇的合成和表征仍然是一个巨大的挑战。

有鉴于此，山西大学范修军教授，张献明教授报道了一种双金属原子催化剂（DAC），由嵌入N掺杂石墨烯（W₁Mo₁-NG）中的O配位W-Mo异二聚体组成，通过可控的自组装和氮化过程合成。

文章要点

1）在W₁Mo₁-NG中，O桥联的W-Mo原子通过W─O─Mo─O─C构型的氧原子锚定在NG空位上，形成稳定而细小的分布。

2）实验结果表明，W₁Mo₁-NG DAC催化剂在全pH范围内具有类Pt的优异HER活性和超高稳定性。

3）通过DFT计算表明，W-O-Mo-O-C构型的电子离域提供了H的最佳吸附强度并增强了HER动力学，从而显著提高了内在活性。