學(xué)研匯 催化計(jì) 2022-07-14 20:59 發(fā)表于上海
析氫反應(yīng)（HER）是實(shí)現(xiàn)碳中性和綠色經(jīng)濟(jì)的能源轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵反應(yīng)。作為HER的基準(zhǔn)催化劑，鉑(Pt)的商業(yè)可行性受到嚴(yán)重影響，因此人們致力于開發(fā)替代催化劑。然而，目前幾乎沒有一種不含Pt的催化劑能真正觸及Pt催化劑的動力學(xué)性能，特別是在酸性介質(zhì)中。近日，武漢理工大學(xué)木士春教授報(bào)道了作為反映電子逃逸能力的參數(shù)，功函數(shù)（WF）決定了在Os-OsSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面處的內(nèi)置電場（BEF）和電荷轉(zhuǎn)移的方向。
本文要點(diǎn)
要點(diǎn)1. 理論計(jì)算揭示了具有中和功函數(shù)（WF）的Os-OsSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成完美地平衡了強(qiáng)（Os）和弱（OsSe2）吸附劑之間的電子態(tài)，并且雙向優(yōu)化了Os位點(diǎn)的析氫反應(yīng)(HER)活性，顯著降低了熱力學(xué)能壘并加速了動力學(xué)過程。
要點(diǎn)2. 研究人員通過熔鹽法首次構(gòu)建了異質(zhì)結(jié)構(gòu)Os-OsSe2，并進(jìn)行了深入的結(jié)構(gòu)表征證實(shí)了異質(zhì)結(jié)構(gòu)。令人印象深刻的是，由于電荷平衡效應(yīng)賦予的高活性位點(diǎn)，Os-OsSe2在酸性（26 mV @ 10 mA cm-2）和堿性（23 mV @ 10 mA cm-2）介質(zhì)中均表現(xiàn)出超低的超電勢，超過了商業(yè)Pt催化劑。
要點(diǎn)3. 利用Os-OsSe2組裝的太陽能制氫裝置進(jìn)一步凸顯了其潛在的應(yīng)用前景。因此，這種特殊的異質(zhì)結(jié)構(gòu)為合理選擇異質(zhì)組分提供了一種新的模式。
Ding Chen, et al, Work-function-induced Interfacial Built-in Electric Fields in Os-OsSe2 Heterostructures for Active Acidic and Alkaline Hydrogen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202208642
https://doi.org/10.1002/anie.202208642