Nano Lett.：超结构，高性能！单原子铂嵌入六方密堆积镍作为高效析氢催化剂

电化学析氢反应(HER)是一种生产清洁氢气的有效方法，铂(Pt)被认为是酸性和碱性电解质中HER的基准催化剂。然而，Pt在析氢中的大量利用受到其高成本和低存储量的阻碍。因此，探索稳定、活性和具有成本效益的Pt基催化剂至关重要。

近日，澳门大学洪果、苏州大学李有勇等报道了一种具有各向异性超结构(ASs)的嵌有单原子Pt的六方密堆积镍(hcp Ni)纳米片(Pt/Ni ASs)，以实现高效析氢。

在碱性电解质中，与商业Pt/C相比，Pt/Ni ASs显示出显著的HER活性增强。Pt/Ni ASs在特定电流密度(10 mA cm^-2)下的过电位为28 mV，而Pt/C的过电位为71 mV。

此外，Pt/Ni ASs 在100 mV的过电位下具有30.2 A mg_Pt^-1的质量活性，是Pt/C(2.6 A mg_Pt^-1)的10.6倍。Pt/Ni ASs显示出出色的循环稳定性，7000 次循环后，在10 mA cm^-2电流密度下的过电位仅增加了2 mV。

具有优异电催化性能的Pt/Ni ASs可归因于各向异性超结构的大表面积、hcp Ni基材和表面上的单原子Pt。为了从理论上揭示亚稳态hcp Ni对碱性中单原子Pt HER的增强作用，研究人员进行了第一性原理计算。

结果表明，Pt/Ni ASs在碱性条件下的HER遵循解离-扩散-解吸过程，其中亚稳态的hcp Ni促进了水的解离、氢吸附和迁移以及单原子Pt负责氢的形成。Pt/Ni ASs催化剂表现出原子Pt和hcp Ni ASs之间的协同相互作用，在实验中产生了优异的 HER活性。

Monoatomic Platinum-Embedded Hexagonal Close-Packed Nickel Anisotropic Superstructures as Highly Efficient Hydrogen Evolution Catalyst. Nano Letters, 2021. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02313