氫氧化物負(fù)載的原子結(jié)構(gòu)，特別是單原子，可積極的調(diào)節(jié)微環(huán)境以提高催化性能，但很少探索單氫氧化物和雙氫氧化物之間的電子協(xié)同作用。

基于此，香港大學(xué)郭正曉院士、朱麗華副教授、中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所柴國(guó)良研究員和佛山季華實(shí)驗(yàn)室Yang Zhiqing（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種Pt1/（Co， Ni）（OH）2/C單原子催化劑（SAC），即將Pt單原子（Pt1）穩(wěn)定并錨定在有缺陷的（Co， Ni）（OH）2表面，并進(jìn)一步負(fù)載在炭黑上。

該催化劑表現(xiàn)出明顯優(yōu)于Pt1/Co（OH）2/C、Pt1/Ni（OH）2/C、Pt1/C和20wt% Pt/C的析氫反應(yīng)（HER）活性。

其中，在0.09 V下，HER表現(xiàn)出幾乎為零的起始過(guò)電位和優(yōu)異的電催化質(zhì)量活性，分別是Pt1/C的29.7倍和商用20wt% Pt/C的115.9倍。

在100 mA·cm-2下計(jì)時(shí)電位測(cè)定24 h，循環(huán)伏安法測(cè)定20000次，衰減可以忽略不計(jì)。

在純Pt（111）上，H2O（*H2O→*H + *OH）的解離速率為0.68 eV，為速率限制步驟。作者同時(shí)考慮了（Pt1/（Ni， Co）（OH）2）和沒(méi)有單個(gè)Pt吸附（Co， Ni）（OH）2的缺陷（Co， Ni）（OH）2。H2O在（Co， Ni）（OH）2上的解離向上為0.93 eV，導(dǎo)致HER比在純Pt（111）上更緩慢。

中間產(chǎn)物*H在（Co， Ni）（OH）2上的吸附太強(qiáng)（-0.32 eV），抑制了H2（*H→*+ 1/2H2）的形成。對(duì)于Pt1/（Ni， Co）（OH）2，吸附后的H2O（*H2O）在OH缺陷處分裂為一個(gè)*OH，在Pt原子上分裂為一個(gè)*H，自由能下降至-0.074 eV，從而實(shí)現(xiàn)有效的H2O解離步驟。

電荷密度差，表明（Co， Ni）（OH）2的Pt和O原子之間存在強(qiáng)烈的電荷轉(zhuǎn)移。在Pt1/（Ni， Co）（OH）2中，Pt在純Pt上的Bader有效電荷為-0.076|e|，而在Pt1/（Ni， Co）（OH）2中，Pt的Bader有效電荷為0.27|e|，表明電子從單個(gè)Pt原子轉(zhuǎn)移到（Co， Ni）（OH）2上。由于*H與Pt原子發(fā)生共價(jià)相互作用，Pt原子的局部負(fù)電荷越多，*H與Pt的成鍵越強(qiáng)。

因此，對(duì)比純Pt和（Co， Ni）（OH）2，Pt1/（Co， Ni）（OH）2在H2O解離和H2形成過(guò)程中都表現(xiàn)出更好的HER性能。

Effective electronic tuning of Pt single atoms via heterogeneous atomic coordination of （Co， Ni） （OH）2 for efficient hydrogen evolution. Energy Environ. Sci.， 2022， DOI： 10.1039/D2EE02785B.

審核編輯 ：李倩