第一作者：Kai Deng
通訊作者：王亮、王鴻靜
通訊單位：浙江工業(yè)大學(xué)
研究?jī)?nèi)容：
將缺陷和孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成具有功能表面的金屬烯，以提高其滲透性、比表面積和活性中心，是非常必要的，但仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。本工作采用一步濕法化學(xué)還原法制備了聚烯丙基胺包裹的具有缺陷和多孔結(jié)構(gòu)的金屬Ir(Ir@PAH)。Ir@PAH金屬烯表現(xiàn)出良好的析氫性能，在10 mA cm-2時(shí)的過電勢(shì)僅為14 mV，Tafel斜率為31.2 mV dec-1，穩(wěn)定性測(cè)試后幾乎沒有活性衰減。Ir@PAH金屬的豐富的缺陷和孔洞以及幾個(gè)原子層的納米片層結(jié)構(gòu)提供了大的比表面積、高的導(dǎo)電性和高效的質(zhì)量傳遞/擴(kuò)散。此外，表面功能化的多環(huán)芳烴分子可以通過強(qiáng)的Ir-N相互作用來調(diào)制電子結(jié)構(gòu)，并作為質(zhì)子載體捕獲氫離子，這對(duì)酸性介質(zhì)中的HER是非常有利的。這項(xiàng)工作為合成表面功能化的缺陷和多孔金屬烯在各種催化應(yīng)用中提供了有用的策略。
要點(diǎn)一：
要點(diǎn)二：
圖1. a) 低倍率 TEM，b，c) 低倍率和高倍率 HAADF-STEM，和 d) Ir@PAH 金屬的高倍率 TEM 圖像。 e-g）分別在（d）中相應(yīng)選定位置 I、II 和 III 的放大 TEM 圖像。 h) AFM，i) HRTEM，和 j) HAADF-STEM 圖像和 Ir@PAH 金屬烯的相應(yīng) EDX 映射圖像。 (i) 中的插圖是沿線的強(qiáng)度分布。
圖2. a) XRD 圖案，b) XPS 測(cè)量光譜，和 c) Ir@PAH 金屬烯的 N 1s XPS 光譜。 d) Ir@PAH 金屬烯和 Ir NSs 的 Ir 4f XPS 光譜。 e) XANES 和 f) Ir@PAH 金屬烯和 Ir 粉末的傅里葉變換 EXAFS 光譜。
圖3. a) IrCl3 溶液（左）和 IrCl3 + PAH 溶液（右）的照片。 b) IrCl3 和 IrCl3+PAH 溶液的紫外-可見吸收光譜。 c) IrCl3 和 IrCl3 + PAH 在 0.1 V s-1 下在 0.1 M KCl 電解液中涂覆在玻碳電極上的 LSV 曲線。
圖4. a) Ir@PAH 金屬烯的形成過程示意圖。 b-d）在不同的反應(yīng)時(shí)間間隔收集 Ir@PAH 金屬中間體的 TEM 圖像：b）15 分鐘，c）1 小時(shí)和 d）3 小時(shí)。 e-g）在不同的反應(yīng)時(shí)間間隔收集 Ir@PAH 金屬烯中間體的 AFM 圖像：e）15 分鐘，f）1 小時(shí)和 g）3 小時(shí)。
圖 5. a-e) 催化劑在 0.5 M H2SO4 電解質(zhì)中的電催化 HER 測(cè)量：a) 極化曲線，b) -10 mA cm-2 時(shí)的過電位，c) Tafel 斜率，d) 雙層電容 (Cdl) 圖和 e)奈奎斯特圖。 （e）中的插圖顯示了相應(yīng)的等效電路。 f) Ir@PAH 金屬烯在 10 000 次 CV 循環(huán)前后的極化曲線。 (f) 中的插圖顯示了計(jì)時(shí)電位測(cè)試。
參考文獻(xiàn)
Deng, K.; Zhou, T.; Mao, Q.; Wang, S.; Wang, Z.; Xu, Y.; Li, X.; Wang, H.; Wang, L., Surface Engineering of Defective and Porous Ir Metallene with Polyallylamine for Hydrogen Evolution Electrocatalysis. Adv Mater 2022, e2110680.
