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目前，大多数非贵金属催化剂的ΔGH*>0，表现出较差的HER活性。研究人员提出了许多调节催化剂ΔGH*的策略。其中，基于氢溢出的二元催化剂可以突破Sabatier准则，成为替代贵金属Pt的理想HER催化剂。这种催化剂能与多个位点配位，促进H2O的解离、H*的吸附和H2的解吸，有效地改善碱性HER反应动力学。然而，由于二元催化剂之间功函数差(ΔΦ)较大，导致化剂界面上的电荷积累越多，使活性中心表现出较强的H*吸附能。在这种情况下，H*溢出需要克服高能垒，导致有限的HER动力学。因此，需要开发有效的策略降低二元组分之间的ΔΦ以减少电荷积累，弱化界面氢溢出能垒。近日，新疆大学张丽、巩兵兵和许贯诚等采用泡沫Ni (NF)作为Ni源和导电集热体，通过引入合适的负电原子Se和P对NF进行修饰，得到了超憎氧NiSe2-Ni5P4二元异质结催化电极，并将其用于高效催化盐水分解产氢。实验结果和理论计算表明，NiSe2-Ni5P4不仅促进了H2O的吸附/解离，而且减少了界面上的电荷积累，减弱了界面上的H*吸附，促进了NiSe2向Ni5P4的氢溢出。此外，NiSe2-Ni5P4的超憎氧结构有利于促进电解质的快速湍流、减少杂质离子在电极表面的沉积，以及削弱电极的Cl−腐蚀。性能测试结果显示，NiSe2-Ni5P4催化剂在碱性条件下达到10 mA cm-2电流密度所需的HER过电位为65 mV，Tafel斜率为30 mV dec-1。基于NiSe2-Ni5P4和RuO2的碱性阴离子交换膜(AEM)水电解槽只需要2.26 V的电池电压就可以达到500 mA cm-2的高电流密度，并且在1.76 V下可以稳定运行约100小时。此外，在碱性盐水中，该催化剂在500 mA cm-2电流密度下的过电位为233 mV，并且在1.00、1.11和1.23 V的阶梯电位下连续反应250小时后，活性下降可以忽略不计，显示出巨大的实际应用潜力。总的来说，该项工作不仅深入研究了二元异质结电催化剂的氢溢出机理，同时也拓宽了制氢技术在复杂水质中的应用。Hydrogen spillover mechanism of superaerophobic NiSe2-Ni5P4 electrocatalyst to promote hydrogen evolution in saline water. Advanced Functional Materials, 2024. DOI: 10.1002/adfm.202412685🏅 我们提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。🎯我们的理论计算服务，累计助力5️⃣0️⃣0️⃣0️⃣0️⃣➕篇科研成果，计算数据已发表在Nature & Science正刊及大子刊、JACS、Angew、PNAS、AM系列等国际顶刊。 👏👏👏
