在催化剂-电解液界面处,通过使活性位点金属化来控制水的结构和动力学解离,并阐明其在工作条件下的机制,是析氢反应(HER)的一项关键创新。
基于此,2025年3月18日,湖南大学谭勇文等人在国际知名期刊Advanced Materials发表题为《Manipulating Interfacial Water Via Metallic Pt1Co6 Sites on Self-Adaptive Metal Phosphides to Enhance Water Electrolysis》的研究论文。
在此,作者提出一种设计,即在纳米多孔Co2P上以单分散形式引入处于完全金属态的Pt-Co位点,用于HER的优化。
配备这种催化剂的阴离子交换膜水电解槽分别在1.71 V和1.85 V下实现了1.0和2.0 A cm⁻²的工业电流密度。
研究发现,在操作条件下,单分散的Pt-Co位点会发生自适应变形,形成具有强负电荷的Pt1Co6构型,这不仅优化了反应物的结合,还重组了界面水结构,从而提高了最近离子平面中钾离子(K⁺)的浓度。
K⁺离子与水(H2O)的协同作用(K·H2O)增强了Pt-H的结合相互作用,并促进了H-OH键的极化,从而提高了HER活性。
本研究不仅推动了水电解阴极催化剂的发展,还提出了一种金属化策略和界面设计原则,从而提高了电催化反应速率。
Manipulating Interfacial Water Via Metallic Pt1Co6 Sites on Self-Adaptive Metal Phosphides to Enhance Water Electrolysis,Advanced Materials,2025. https://doi.org/10.1002/adma.202419644
