氢能被认为是未来最具吸引力的可再生和可持续能源之一。然而，目前最常用的制氢方法，如蒸汽重整法，仍然是以破坏环境为代价的。因此，电化学析氢反应(HER)受到了越来越广泛的关注。由于Pt对氢中间体具有适中的吸附能力，被用作酸性HER的基准电催化剂。遗憾的是，较弱的水解能力使其在碱性条件下的HER性能比酸性条件下的低了几个数量级。因此，提高Pt在碱性条件下的HER性能是开发高效电解水催化剂的有效途径。同时，大量的研究已经证明了界面工程对于提高材料的催化性能非常有利。
鉴于此，我院金辉乐教授/王娟副教授课题组采用湿化学方法和热处理过程成功实现了一系列Pt基纳米胶囊(NCs)的制备，其中Pt/TeOx作为HER催化剂在碱性环境下具有优异的催化活性和稳定性。
通过XRD和TEM等表征方法对比PtTe2 NCs和Pt/TeOX NCs的结构和形貌可以发现经过热处理以后，在TeOX NCs上能观察到明显的金属态Pt的存在，说明PtTe2 NC经过热处理以后会发生重构，金属态的Pt会锚定在非晶态的TeOx上形成异质结的Pt/TeOX NCs。此外，通过XPS等方法进一步证明了在异质结结构的影响下，催化剂的d带中心逐渐向费米能级靠近，使得在催化过程中中间体与催化剂的结合更为紧密，催化剂的HER选择性更为突出。在后续的实验中，我们得到了Pt/TeOx NCs在10mA cm-2的电流密度下过电位仅有33 mV，Tafel斜率低至29 mV dec-1，循环30h后仍具有较高的催化活性，与大部分碱性环境下的HER催化剂相比有较大优势。
综上所述，以TeOx为非晶基底锚定Pt团簇（Pt/TeOx NCs）可以碱性条件下高效的HER电催化剂。由于晶体/非晶界面和强的电子相互作用以及对中间体的优化吸附能力，Pt/TeOx NCs在0.1 M KOH中表现出优异的HER活性，具有较低的过电位和较小的塔菲尔斜率，甚至明显优于商业Pt/C，为开发用于能量转换领域的高性能电催化剂提供了科学依据和实验指导。
Pt/TeOx NCs的HER过程图
【文章要点】
1.制备了一种在TeOx非晶基底上锚定铂团簇的碱性HER催化剂（Pt/TeOx NCs）。
2. 0.1 M KOH中，Pt/TeOx NCs在表现出良好的HER活性，包括低至33 mV的过电位和29 mV dec-1的塔菲尔斜率。
3. 晶态Pt和非晶态TeOx界面的存在有利于提高碱性HER活性。
相关研究以“Interface engineering of crystalline/amorphous Pt/TeOx nanocapsules for efficient alkaline hydrogen evolution”为题发表在国际期刊《International Journal of Hydrogen Energy》（JCR-2区, IF=7.139）上，澳门新葡平台网址8883作为唯一通讯单位，我院2019级本科生金梦雅为第一作者，我院金辉乐教授、王娟副教授为本文通讯作者。该工作得到王舜教授、杨克勤老师等的协助，并受到国家自然科学基金（No. (51872209和22105146）、浙江省高层次人才专项支持计划（2019R52042）与浙江省新苗人才计划（2022R429A019）等项目的支持。
【文章链接】
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319923003427
常用链接
科研概况 
科研论文