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Nature 子刊：原位表面非晶化不可忽視，顯著提升堿性HER活性

電化學(xué)水分解是一種重要的制氫技術(shù)，其涉及復(fù)雜的表面化學(xué)反應(yīng)。催化劑的活性高度依賴于催化材料的表面結(jié)構(gòu)，特別是在堿性水電解(AWE)的情況下。對(duì)于堿性HER過(guò)程，催化劑表面會(huì)發(fā)生重構(gòu)，形成一個(gè)無(wú)定形層?，F(xiàn)階段，人們對(duì)催化劑表面非晶化過(guò)程以及由此產(chǎn)生的非晶層在催化劑上的作用的基本認(rèn)識(shí)仍然不足。

此外，如何有效地利用不可避免的無(wú)定形層來(lái)進(jìn)一步提高電催化材料的催化活性仍然是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。因此，尋找合適的材料平臺(tái)以全面研究非晶層對(duì)催化劑活性的影響具有重要意義。

近日，香港理工大學(xué)趙炯、淮陰師范學(xué)院鄧慶明和香港城市大學(xué)Thuc Hue Ly (李淑惠)等人以二維(2D)金屬磷三硫化物(MPTs)Ru-NiPS₃(Ru主要穩(wěn)定在NiPS₃的邊緣)為模型催化劑，證明了原位形成的非晶層的重要作用，并提出了一種邊緣位置修飾策略來(lái)提高M(jìn)PTs催化劑的堿性HER性能。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算表明，在堿性HER過(guò)程中，Ru-NiPS₃催化劑表面形成一層含有大量橋聯(lián)S₂^2?物種的無(wú)定形層，其可以穩(wěn)定摻雜劑Ru，減少[P₂S₆]^4?官能團(tuán)的溶出，增加活性位點(diǎn)的數(shù)量；同時(shí)，位于無(wú)定形層的Ru物種能夠提高對(duì)中間體的吸附，加速水的解離過(guò)程，從而提高堿性HER活性。

因此，所制備的Ru-NiPS₃納米片(NSs)在10 mA cm^?2電流密度下的過(guò)電位僅為58 mV，交換電流密度為1180 μA cm^?2，與商業(yè)Pt/C相當(dāng)。此外，在100 mA cm^?2的恒定電流密度下，研究人員利用計(jì)時(shí)電位法研究了Ru摻雜NiPS₃ NSs電極的穩(wěn)定性。

結(jié)果顯示，在連續(xù)測(cè)試45小時(shí)后，電極的過(guò)電位僅僅增加了24 mV，表明其具有優(yōu)異的耐久性。總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)工作證明了原位形成的活性層在提高催化劑活性和穩(wěn)定性中起到的關(guān)鍵作用，并為提高層狀材料的催化活性提出了合適的調(diào)控策略。

Unraveling and Leveraging in situ Surface Amorphization for Enhanced Hydrogen Evolution Reaction in Alkaline Media. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-42221-6

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/30/f82d48aac3/

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