確定析氫反應(yīng)中真正的活性物質(zhì)是理解析氫反應(yīng)機(jī)理的關(guān)鍵。在本文中，研究了MXene對(duì)含有不同氧陰離子(如硼酸鹽、碳酸鹽和鎢酸鹽)的鈷基電催化劑在HER活化過程中引起的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。得益于氧陰離子的原位取代和配位，實(shí)際活性物質(zhì)Co(OH)
2逐漸在親水性MXene納米片上形成，并動(dòng)態(tài)增強(qiáng)了HER活性。具體來說，硼酸鹽配位的Co(OH)
2/MXene獲得了只有15 mV@10 mA cm
−2的小過電位和在500 mA cm
−2下穩(wěn)定200 h的穩(wěn)定性，這超過了Pt/C在堿性環(huán)境中對(duì)HER的電催化活性。多光譜分析表明，硼酸鹽的原位配位誘導(dǎo)了不對(duì)稱活性中心的形成，從而觸發(fā)了缺電子的Co位的持續(xù)作用。理論計(jì)算證實(shí)，電子從Co位轉(zhuǎn)移到配位氧陰離子可以調(diào)節(jié)活性位點(diǎn)的電子密度，從而降低水解離和氫吸附的能量壘。這項(xiàng)工作啟發(fā)了新型電催化劑的設(shè)計(jì)，加深了對(duì)電催化中金屬位點(diǎn)協(xié)調(diào)環(huán)境動(dòng)態(tài)演化的理解
圖1. 對(duì)HER的傳統(tǒng)和現(xiàn)在的重建反應(yīng)機(jī)制的示意圖。
圖2. CoB
i/MXene的合成與結(jié)構(gòu)表征。
圖3. 電化學(xué)活化過程及HER性能。
圖4. 重建過程中CoB
i/MXene的活性相鑒定。
圖5. 原位XAS測(cè)量。
圖6 理論計(jì)算。
相關(guān)科研成果南京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院彭生杰等人于2023年發(fā)表在Energy &Environmental Science（DOI:10.1039/D3EE01856C）上。原文：Unveiling coordination transformation for dynamically enhanced hydrogen evolution catalysis。
原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2023/EE/D3EE01856C
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
