莱斯大学&清华大学JACS：无定形PtNiP高性能HER

纳米技术

2025-05-05

无定形（amorphous）材料具有丰富的活性位点和独特的电子结构，在清洁能源催化领域，无定形材料的性能有可能超越晶体材料的性能。但是，由于非晶态材料形成所需的条件非常严苛，因此无定形材料的合成方法以及成分优化的研究仍非常少。

有鉴于此，莱斯大学James M. Tour、Yufeng Zhao、汪淏田、清华大学/莱斯大学邓兵等报道通过闪式焦耳加热在数毫秒内合成三元PtNiP无定形纳米颗粒（ANPs）的方法，该方法的特点是具有超快的冷却速度，能够使金属前驱体玻璃化。

本文要点：

（1）

成分优化得到的Pt₄Ni₄P₁无定形纳米颗粒的氢吸附Gibbs自由能被优化为0.02 eV，这几乎是一个理想的值，甚至超过了基准金属Pt催化剂的活性。因此，PtNiP非晶态纳米颗粒在酸性电解液的电催化HER反应表现优异的性能。

（2）

在电流密度10 mA cm^-2的过电位η₁₀约为14 mV，Tafel斜率约为18 mV dec^-1，且质量活性比最先进的Pt/C催化剂高5倍。生命周期评估（Life-cycle assessment）和技术经济分析（technoeconomic analysis）表明，与现有的工艺相比，我们的方法能够显著降低实际电解槽催化剂制造过程中的温室气体排放、能源消耗以及生产成本。

参考文献

Bing Deng*, Zhen-Yu Wu, Erkang Feng, Lu Ma, Zhe Wang, Jinhang Chen, Lucas Eddy, Alexander Lathem, Teng Wang, Weiyin Chen, Yi Cheng, Shichen Xu, Qiming Liu, Boris I. Yakobson, Haotian Wang*, Yufeng Zhao*, and James M. Tour*, Coupling Amorphization and Compositional Optimization of Ternary Metal Phosphides toward High-Performance Electrocatalytic Hydrogen Production, J. Am. Chem. Soc. 2025

DOI: 10.1021/jacs.5c00071

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c00071