湖南大学谭勇文AM：金属Pt1Co6位点调控界面水，实现高效HER

界面水最近被认为是影响电化学HER动力学的关键因素。迄今为止，人们已经使用了许多方法来激活界面水，从而增强HER。这些方法包括活性位点协同调制、操纵局部电场和电极合金化技术等策略。

尽管取得了一定的进展，但操纵界面水仍然是一项具有挑战性的工作。此外，界面水-催化剂相互作用的非共价性限制了它们通过催化剂电子结构的调节，目前很少有策略被提出来操纵这些相互作用。因此，迫切需要制定有效的策略，通过操纵电极表面微环境(包括电荷分布和原子构型)来有效调节界面水结构，并全面了解所涉及的潜在机制。

近日，湖南大学谭勇文课题组成功地在np-Co₂P上合成了完全金属的、单独分散的Pt₁Co₅位点，表征了它们在HER过程中的自适应结构畸变，并确定了其向更具活性的Pt₁Co₆结构的转变。

性能测试结果显示，工程化的Pt₁Co₆/np-Co₂P在碱性HER中表现出优异的活性，其在10 mA cm-2电流密度下的过电位仅为21 mV，在100 mV过电位下的质量活性为17.6 A mg_Pt^-1。

此外，基于Pt₁Co₆/np-Co₂P的AEMWE在80°C下，仅需1.71 V的电池电压就足以达到1.0 A cm^-2的电流密度，并能够在大电流密度下连续稳定电解超过150小时。

原位光谱表征和理论计算表明，在反应条件下，单分散Pt-Co位点发生自适应畸变，形成具有强负电荷的Pt₁Co₆构型，这优化了反应物的结合并重组了界面水结构。带负电荷的Pt原子可以更有效地吸引K⁺离子，导致最近离子平面(CIPs)中K⁺离子浓度的改善；K⁺离子与H₂O (K•H₂O)协同作用，增强了Pt-H的结合相互作用，促进了H-OH键的极化，从而提高了HER活性。同时，表面上负电荷的聚集也增强了整个电催化还原过程。

总的来说，该研究不仅推动了水电解阴极催化剂的进一步发展，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. DOI: 10.1002/adma.202419644