Angew：通过可变氧亲和力调节内建电场助力中性介质中的析氢

Nanoyu

2022-01-24

功函数对表面电荷分布有很大的影响，特别是当构建内建电场（BEF）时，金属载体电催化剂的表面电荷分布受功函数的影响更大。研究功函数与BEF之间的关系是理解本征反应机理的关键。

基于此，香港理工大学刘树平教授，南洋理工大学Jin Fan，安徽大学Kun Xu报道了为了克服中性介质中缓慢的析氢（HER）反应动力学，提出了一种牺牲剂策略来控制钴（Co）的氧化态，这是由于不同的氧亲和力所造成。此外，通过调节功函数的变化，构造了具有较强BEF的金属-载体界面。

文章要点

1）光谱测量和密度泛函理论(DFT)计算结果证实，电荷分配受到精确的调制，这对催化活性有很大影响。所制备的Pt@CoO_x催化剂具有优异的HER活性，高质量活性为4.37 A mg^-1_Pt，是20%Pt/C催化剂的4.5倍。

2）实验结果与理论计算相结合的结果表明，ΔΦ诱导的强BEF导致优化的ΔG_H*和ΔG_OH*，从而促进了催化剂在中性介质中的HER动力学。

3）研究人员基于变量模型得到了ΔG_OH*与其HER活性之间的非线性关系，表明氢氧化物吸附是控制HER性能的重要参数之一。

所提出的合理方法有望阐明用于中性介质中HER电催化剂的设计原则，进一步促进实际绿色能源利用的实现。

参考文献

Lingling Zhai, et al, Modulating built-in electric field via variable oxygen affinity for robust hydrogen evolution reaction in neutral media,  Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202116057

https://doi.org/10.1002/anie.202116057