Angew.：EMSI助力单原子位点催化剂，实现高效HER

目前，通过已有策略开发出具有高效性能的析氢反应（HER）催化剂的非铂（Pt）催化剂仍然存在很大的困难，因此有必要开发新的催化剂设计方法。近日，清华大学王定胜教授（通讯作者）等人报道了一种通过电子金属-载体相互作用（EMSI）来设计催化剂，并证明这是一种寻找高效催化剂的可靠策略。

作者首先进行了密度泛函理论（DFT）计算，以设计出合适的催化剂EMSI。在计算过程中，作者应用了M1-M2-X（X=C, N, O）的模型。在选择的催化剂中，作者发现具有Rh1-Ti2C2活性位点的Rh1-TiC的EMSI是最适合HER的催化剂。

图1 理论设计过程

电化学实验进一步证明了EMSI策略的可行性。Rh1-TiC单原子位点催化剂表现出比最先进Pt/C更高的催化效率。在酸性介质中，在电流密度为10 mA·cm^-2和100 mA·cm^-2下实现了22 mV和86 mV的低过电位，Tafel斜率为25 mV·dec^-1，质量活性54403.9 mA·cm^-2·mg_Rh^-1（Pt/C仅为192.2 mA·cm^-2·mg_Pt^-1）。此外，对比Pt/C，其还显示出优异的节能优势，在2 kA·m^-2时耗电量降低约20%。因此，作者认为调节EMSI的策略可以作为SACs下一步实现高催化效率的一种可能途径。

图2 电化学表征

The electronic metal-support interaction directing the design of single atomic site catalyst: achieving high efficiency towards hydrogen evolution. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202107123.

https://doi.org/10.1002/anie.202107123.

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