电催化水分解是一种极具前景的清洁制氢方法,但其过程受到阳极氧析出反应(OER)动力学缓慢的阻碍,这是由于自旋依赖的电子转移过程所致。通过手性和磁化来控制自旋的研究表明,这种方法在提高OER性能方面具有潜力。
在本研究中,马普固体化学物理研究所所长、马普学会副主席、德国科学院院士、美国国家科学院外籍院士、美国国家工程院外籍院士Claudia Felser 院士团队,Xia Wang等人利用拓扑手性半金属(RhSi、RhSn和RhBiS)及其自旋极化费米面的潜力,促进OER中的自旋依赖电子转移,从而突破传统火山图的限制。研究显示,OER活性遵循RhSi < RhSn < RhBiS的趋势,与自旋轨道耦合(SOC)程度的增加一致。
在碱性电解液中,手性单晶的性能优于非手性对照材料(RhTe2、RhTe和RuO2),其中RhBiS的比活性比RuO2高出两个数量级。本研究揭示了手性和SOC在自旋依赖催化中的关键作用,为设计超高效的手性催化剂提供了新思路。
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