電催化水分解是目前生產(chǎn)清潔和可再生氫能最有效的技術(shù)之一。考慮到實(shí)際的水分解應(yīng)用，堿性溶液中固有的析氫反應(yīng)速率比酸性溶液中低2-3個(gè)數(shù)量級，并且還希望能在整個(gè)pH范圍內(nèi)高效電解，尤其是堿性條件下良好地發(fā)揮作用，但目前大多數(shù)過渡金屬配合物的活性遠(yuǎn)不能令人滿意。基于此，鄭州大學(xué)張佳楠和臺灣淡江大學(xué)Chung-Li Dong等探索了電子供體硼(B)束縛工程與銥(Ir)之間的共軛效應(yīng)，促進(jìn)了Ir原子的電子捕獲，實(shí)現(xiàn)了限制在N、B共摻雜缺陷碳(Ir)中的高度分散的Ir-NCs(Ir@NBD-C)。合成的Ir@NBD-C催化劑的HER反應(yīng)在整個(gè)pH范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化性能和顯著的穩(wěn)定性，特別是在1.0 M KOH中具有7 mV(10 mA cm-2)的超低過電位、652.2 A gIr-1的高質(zhì)量活性和1.90 H2 S-1(100 mV)的轉(zhuǎn)換頻率(TOF)，其性能超過了文獻(xiàn)報(bào)道的常規(guī)貴金屬和其他基于N/B/C的貴金屬HER電催化劑。Ir@NBD-C顯著的HER催化性能主要?dú)w因于B束縛和B調(diào)節(jié)的電子結(jié)構(gòu)，B通過在相對較高的溫度下束縛其周圍的Ir SAC和NCs來穩(wěn)定并防止Ir NCs生長成NPs。因此，與Ir NPs 相比，均勻分散的Ir NCs可以暴露更多的活性位點(diǎn)，且具有更大的ECSA和更快的電荷轉(zhuǎn)移能力。原位FTIR和XANES光譜均顯示B優(yōu)化了HER過程中Ir NCs的電子結(jié)構(gòu)，從而加速了H2O吸附和解離過程；DFT計(jì)算進(jìn)一步證實(shí)了電子結(jié)構(gòu)調(diào)整后的Ir@NBD-C和H*具有適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合能，從而改善了HER的反應(yīng)動力學(xué)和內(nèi)在活性。毫無疑問，這項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)具有高本征活性和熱力學(xué)穩(wěn)定性的催化劑帶來了新的見解。Boron-Tethering and Regulative Electronic States Around Iridium Species for Hydrogen Evolution. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202113191
