Nano Energy: 揭示SACs中活性位点相互作用促进催化析氢的关键作用

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具有高效活性中心的单原子催化剂(SACs)被认为是替代传统催化剂的有价值的候选催化剂。但是,对单原子活性位点之间的相互作用及其对催化性能的影响的基本认识仍然很少。

基于此,韩国蔚山国立科学技术研究所(UNIST)Jong-Beom Baek和Hu Young Jeong、中国科学技术大学傅正平教授(共同通讯作者)等人报道了他们证明了活性位点相互作用在酸性析氢催化过程中对SACs内在活性的关键作用。

通过将不同数量的铂(Pt)单原子直接分散在石墨碳载体(PtSACs)上制备Pt基SACs(PtSACs),具有不同的空间距离,因此活性位点之间具有不同的相互作用。值得注意的是,具有改进的活性位点相互作用的PtSACs显示出显著增强的酸性析氢固有活性。

通过实验测试发现,在20 mV下PtSACs的高转换频率(TOF)为8.01 H2 s-1,超过了商用Pt/C和其他已报道的优异催化剂。

此外,通过密度泛函理论(DFT)计算进一步表明,单原子活性位点之间不断增加的相互作用可以在很大程度上改变它们的电子构型,并导致更有利的氢吸附/脱附行为,这是导致析氢催化固有活性增强的原因。

该工作为活性位点相互作用对高内在活性的贡献提供了基本见解,并为合理设计和制备用于催化应用的高效SACs提供了新机会。

Unveiling the critical role of active site interaction in single atom catalyst towards hydrogen evolution catalysis. Nano Energy, 2021, DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106819.

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106819.


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