合金化是一種廣為接受的用于調(diào)節(jié)催化劑電子結(jié)構(gòu)的策略。與無(wú)序固溶合金相比，金屬間化合物具有有序的原子排列，為研究化學(xué)成分、原子結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關(guān)系提供了一個(gè)獨(dú)特的平臺(tái)。但是，合成用于催化研究的金屬間化合物的納米結(jié)構(gòu)仍然具有挑戰(zhàn)性。近日，加拿大國(guó)立科學(xué)研究院孫書會(huì)和張改霞等報(bào)道了一種低溫熔鹽輔助固相還原策略來(lái)制備一系列貴金屬基碳族金屬間化合物相(PtSi、RhSi、Ru2Si3、IrSi、Ru3Sn7、IrSn2、PdSn3、PdSn2和Ru2Ge3)。所獲得的PtSi對(duì)HER表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性和長(zhǎng)期耐久性。具體來(lái)說(shuō)，PtSi在酸性、堿性和中性溶液中，10 mA cm-2的電流密度下的過(guò)電位分別僅為22 mV、38 mV和66 mV。此外，PtSi的LSV曲線在1000次CV循環(huán)后衰減可忽略不計(jì)；其在約30 mV過(guò)電位下(酸性溶液)連續(xù)運(yùn)行40小時(shí)，電流密度幾乎保持不變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明，PtSi和吸附的H物種之間的解吸能較低，因此有利于HER性能。換言之，將Si引入Pt會(huì)削弱Pt與氫原子之間的結(jié)合能，從而進(jìn)一步促進(jìn)HER過(guò)程中氫的生成。總體而言，這項(xiàng)工作提供了一種簡(jiǎn)單、簡(jiǎn)便、通用且可擴(kuò)展的方法來(lái)設(shè)計(jì)高效的過(guò)渡金屬硅化物基催化劑用于HER。這種策略還可以擴(kuò)展到其他高熔點(diǎn)材料，例如金屬鍺化物(MGes)和金屬硼化物(MBs)，用于HER及其他電化學(xué)應(yīng)用。
General Synthesis of Transition-Metal-Based Carbon-Group Intermetallic Catalysts for Efficient Electrocatalytic Hydrogen Evolution in Wide pH Range. Advanced Energy Materials, 2022. DOI: 10.1002/aenm.202200293
