中山大学JACS：通过弱化聚苯胺/磷化钴杂化纳米线表面上氢离子的束缚实现类铂析氢电催化

【引言】 氢能能源效率高、可再生且零污染，被誉为“终极能源”之一。目前较环保的方法是通过电解水制氢，而这之中的关键是寻找一种高效且价廉的析氢反应（HER）电催化剂。为取代高成本的Pt基催化剂，各种非贵金属电催化剂如过渡金属碳化物、硒化物、磷化物和硫族化合物已被广泛研究。然而，对于非贵金属电催化剂，仍然很难实现与铂族电催化剂相当的催化活性和稳定性。 【成果简介】 近日，中山大学李高仁教授（通讯作者）的研究团队在JACS发表了一篇题为“Pt-like Hydrogen Evolution Electrocatalysis on PANI/CoP Hybrid Nanowires by Weakening the Shackles of Hydrogen Ions on the Surfaces of Catalysts”的文章。在这篇文章中，他们合成了一种聚苯胺/磷化钴杂化纳米线（PANI / CoP HNWs-CFs）电催化剂，其对析氢反应（HER）催化效果与Pt基催化剂相当。这是因为PANI可以有效地从水合氢离子[ H(H2O)6 ]+中捕获H+，形成正电荷密度比水合氢离子更高的的质子化胺基，从而能更容易地被电还原。作为低成本电催化剂，PANI / CoP HNWs-CFs在酸性溶液中表现出对析氢反应优异的催化性能，如超高催化活性，小Tafel斜率和优异的稳定性。 【小结】 该团队通过弱化催化剂表面上氢离子的束缚，实现了在PANI / CoP杂化纳米线上的类铂析氢电催化。PANI可以有效地从水合氢离子中捕获H+，形成质子化的胺基，因为质子化胺基团中的H+具有比水合氢离子更强的电子亲和力，并且能够更好地从阴极接收电子，所以对析氢反应（HER）有益。此外，H+从质子化胺基转移到CoP的转移速度比从水合氢离子快，因此PANI / CoP杂化物在催化剂表面具有理想的H吸附。上述优点赋予PANI / CoP HNWs-CFs优异的催化活性和耐久性，与Pt基电催化剂相当甚至更好。在这里，弱化氢离子束缚以促进HER的概念可以扩展到其他反应，并且为其他电化学反应设计高效电催化剂提供了一条新途径。 本文系转载，若要了解全部，请到原文阅读https://mp.weixin.qq.com/s/wzF9l0sgDbPtLra6bTq-FQ