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段镶锋&黄昱Nature Catalysis：Pt催化剂的HER位点

纳米技术
2024-05-23


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Pt纳米催化剂有助于HER催化反应制备可再生化学燃料，催化剂的纳米结构含有丰富的表面催化活性位点，比如(111)和(100)晶面以及晶面之间的边缘位点。鉴定催化活性位点对于优化催化剂的设计非常重要，但是对于目前的技术仍具有很大的挑战。

有鉴于此，加州大学洛杉矶分校段镶锋、黄昱、加州理工学院William A. Goddard III等报道通过电输运谱ETS（electrical transport spectroscopy）表征结合反应力场(reactive force field,ReaxFF)理论计算，给出Pt纳米线表面氢吸附的行为，而且揭示对应于(111)和(100)晶面吸附氢的0.20 VRHE，对应于晶面的边缘位点氢吸附的0.038 VRHE。

主要内容

（1）

通过ETS表征和电化学伏安表征结果说明边缘位点氢吸附与HER反应的打开有关，这个结果说明边缘催化活性位点对于HER反应的重要作用。

（2）

ReaxFF分子动力学计算的结果验证说明边缘位点发生HER反应的能垒更低，而且边缘位点的TOF比其他位点高2~4个数量级。碱性电解液的ETS表征结果显示边缘位点氢吸附受到严重的抑制，这导致碱性HER的动力学非常缓慢。

本文研究结果说明Pt催化剂表面上的不同位点起到不同作用，为设计HER电催化剂提供帮助。

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参考文献

Huang, Z., Cheng, T., Shah, A.H. et al. Edge sites dominate the hydrogen evolution reaction on platinum nanocatalysts. Nat Catal (2024).

DOI: 10.1038/s41929-024-01156-x

https://www.nature.com/articles/s41929-024-01156-x




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