李陽光＆譚華橋＆康振輝Nature子刊：在HER中，鉑催化劑的Pt-O鍵、零價Pt的活性哪家強？
基于金屬鉑（Pt）的催化劑被認為是最先進的析氫反應（HER）電催化劑。近幾十年來，科研人員廣泛研究了基于Pt的催化劑，通過組成、形態(tài)和晶相工程策略來提高Pt的利用率和催化效率。大多數(shù)研究都顯示了零價Pt金屬是固有的催化活性。然而，與氧化鉑有關的一些現(xiàn)象仍未被研究。例如，當金屬Pt被氧化時，其HER活性明顯好于金屬元素Pt，但其原因仍不清楚。最近，在制備Pt氧化物催化劑（如PtOx/TiO2和MoSx-O-PtOx）方面進行了大量的研究，并證實了Pt催化劑中存在氧具有與商用Pt/C相當?shù)膬?yōu)異HER催化性能。因此，有必要對Pt氧化物催化劑的具體活性位點進行研究。
鑒于多金屬氧酸鹽（POMs）是一種結(jié)構明確的納米級金屬-金屬氧簇，可用于模擬金屬氧化物的表面，因此含Pt的POMs可用作理想的鉑氧化物電催化模型。最近我院李陽光教授和譚華橋副教授，以及蘇州大學的康振輝教授（共同通訊作者）在Nature Communications（Nature Communications, 2020, DOI: 10.1038/s41467-019-14274-z）雜志聯(lián)合報道了他們通過選擇兩個結(jié)構明確的含Pt的POMs—— Na 5[H 3Pt (IV)W 6O 24] （PtW6O24）和Na 3K 5[Pt (II) 2(W 5O 18) 2]（Pt 2(W 5O 18) 2）作為模型催化劑，以研究它們的HER性能。通過電化學實驗發(fā)現(xiàn)，Pt含量為1wt％的 PtW 6 O 24/C和Pt 2(W 5O 18) 2 /C電催化劑具有優(yōu)異的催化活性。具有1wt％Pt含量的 PtW 6 O 24/C和Pt 2(W 5O 18) 2/C在電流密度為10 mA cm -2 下的過電勢分別為22和26 mV，在77 mV的過電勢下它們的質(zhì)量活度分別為20.175和10.976 A mg -1，比市售20％Pt/C（0.398 A mg -1）更好。
此外，通過一系列控制實驗、原位同步輻射實驗和密度泛函理論（DFT）計算表明，POMs中的Pt-O鍵是HER的活性位點。具體而言，Pt主要是電子獲取中心，而其配位的O原子是質(zhì)子捕獲中心。在HER過程中，當注入更多的電子和質(zhì)子時，會拉長Pt-O鍵加速質(zhì)子和電子的耦合，從而有利于H 2從Pt-O鍵中快速釋放出來。
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