因為氫氣具有高能量密度和燃燒過程中的零碳排放，電催化水分解析氫反應(yīng)(HER)可作為替代傳統(tǒng)能源的能源生產(chǎn)系統(tǒng)。目前，需要合理設(shè)計具有低過電位和出色穩(wěn)定性高效催化劑來驅(qū)動HER。Pt基電催化劑是迄今為止占主導(dǎo)地位和最有效的材料，但仍面臨成本高、供應(yīng)有限、電催化耐久性差等挑戰(zhàn)，這限制了其大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。基于此，華東理工大學(xué)戴升和臺灣科技大學(xué)Kuan-Wen Wang等通過一種簡便的策略，將間隙氫原子嵌入Pd-Cu合金納米顆粒中(PdCu0.2H0.43)，以提高HER性能。
PdCu0.2H0.43催化劑將Pd-M結(jié)構(gòu)和PdHx HER活性的優(yōu)點結(jié)合在一起，減輕了金屬溶解速率和氫釋放問題。因此，所獲得的PdCu0.2H0.43催化劑在10 mA cm-2電流密度下的HER過電位低至28 mV，Tafel斜率僅為23 mV dec-1。此外，PdCu0.2H0.43/C表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，在5000次電化學(xué)循環(huán)后過電位略有增加(3 mV)，并且Tafel斜率無明顯變化。實驗結(jié)果和密度泛函理論(DFT)計算表明，PdCu0.2(111)合金表面表現(xiàn)出較弱的H*(-0.27 eV)吸附，顯示出合金化Cu原子對HER的促進(jìn)作用；由于合金Cu和表面H的協(xié)同作用，Pd-Cu氫化物表面上顯示出更小的ΔGH*值，僅為-0.17 eV。綜上，PdCu0.2H0.43結(jié)構(gòu)上氫吸附能力的優(yōu)化主要歸因于活性較低的Cu的摻雜劑和與間隙氫原子的排斥以削弱H*吸附并促進(jìn)HER活性。該項工作的研究結(jié)果可能為制備穩(wěn)定的Pd金屬合金氫化物提供通用的合成方法，并為開發(fā)高效的Pd基HER催化劑提供新的思路。Stable Pd-Cu Hydride Catalyst for Efficient Hydrogen Evolution. Nano Letters, 2022. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04840
