中科大JACS：碘单原子调控Ni催化剂的d能带电子结构增强HER

纳米技术

2024-09-21

Ni基电催化是具有前景的HER电催化剂，但是由于Ni催化剂的d能带的位置不合适，因此阻碍了Ni基电催化剂的应用。而且缺少合适的合成方法和表征技术，阻碍了精确调控d能带。

有鉴于此，中国科学技术大学宋礼教授、陈双明教授、Dengfeng Cao等报道制备了一种独特结构的单个碘原子结构Ni催化剂（I-Ni@C），通过共振弹性X射线散射谱表征技术表征E_d能带。

本文要点

（1）

通过XAFS、SR-FTIR、NAP-XAS等多种同步辐射技术，研究催化反应的复杂机理。创新的使用RIXS表征技术精确调节I-Ni@C的电子结构。验证发现I-Ni单原子策略能够调节Ni的E_d能带结构，平衡中间体的吸附/脱附，而且作为桥原子调节Ni和C层的电子相互作用，从而实现局部极化的电场有助于水分子的解离。

（2）

I-Ni@C催化剂具有优异的碱性HER电催化活性，在10 mA cm^-2电流密度过电势为78 mV，优异的稳定性，性能超过了大多数报道的Ni催化剂。这项工作通过同步辐射（SRMS）表征技术展示了调节催化剂的d能带中心，对于纳米技术、化学、催化等领域具有重要的意义。

参考文献

Chongjing Liu, Beibei Sheng, Quan Zhou, Yujian Xia, Ying Zou, Peter Joseph Chimtali, Dengfeng Cao*, Yongheng Chu, Sirui Zhao, Ran Long, Shuangming Chen*, and Li Song*, Manipulating d-Band Center of Nickel by Single-Iodine-Atom Strategy for Boosted Alkaline Hydrogen Evolution Reaction, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c07607

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c07607