与天然酶类似,具有专门定制局部化学环境的催化系统的精心设计可以显著改善反应动力学,有效对抗催化剂中毒效应,并在不利的反应条件下延长催化剂寿命。在这里,加利福尼亚大学Duan Xiangfeng、Huang Yu、Anastassia N. Alexandrova设计了具有作为电解水催化剂的无定形Ni(OH)2壳和质子传导包覆层,以将Pt核与本体碱性电解质隔离,同时确保有效的质子供应到活性Pt位点。
本文要点:
1) 这种设计创造了有利的局部化学环境,产生了具有27 mV dec-1的最低Tafel斜率的酸性析氢反应动力学 ,并且在碱性电解质中具有优异的高比活性和质量活性。
2) 质子导电的Ni(OH)2壳层还可以有效地拒绝杂质离子并延缓奥斯瓦尔德熟化,从而使其对溶液杂质具有高耐受性和在裸Pt催化剂中难以实现的长期耐久性。该催化剂在碱性介质中显著提高了析氢反应活性和耐久性,并将有望成为用于碱性水电解槽和可再生化学燃料生产的有效催化剂材料。
Chengzhang Wan et.al Amorphous nickel hydroxide shell tailors local chemical environment on platinum surface for alkaline hydrogen evolution reaction Nature Materials 2023
DOI: 10.1038/s41563-023-01584-3
https://doi.org/10.1038/s41563-023-01584-3