吉林大学崔小强教授课题组JACS：氢稳定的二维双金属烯用于高效碱性析氢反应

氢气具有极高的比能量，由于其燃烧产物只有水，因此将作为一种清洁能源在未来社会扮演重要的角色。随着燃料电池等以氢气作为能源载体的相关技术逐渐发展成熟，氢气的需求量将与日俱增。电解水产氢（HER）是一种清洁的获取氢能源的方式，但为了减少电能的消耗，在较低的过电位下实现较高的反应速率，则需要使用高效的催化剂。尤其是碱性条件下的水裂解步骤动力学缓慢，其反应速率比酸性条件下低一个数量级，因此开发一种活性高，持久稳定性的碱性HER催化剂至关重要。RhPd合金是一种潜在的高效催化剂，但是由Rh-Pd相图显示RhPd合金只有在1100 K以上才可以获得，其制备难度相当大。

最近，吉林大学崔小强教授（点击查看介绍）课题组报道了一种二维双金属烯氢化物RhPdH催化剂，其中H原子的存在稳定了铑钯双金属烯，使其合成温度极大降低。这一研究解决了二维氢化物合成的两个难点：其一，晶格中H原子在室温下的缓慢释放；其二，限域H原子会减弱结构导向剂在金属表面吸附强度和覆盖度，难以获得片状形貌。该文章也是二维氢化物纳米片的首次报道合成。

图1. RhPdH双金属烯氢化物合成机理

图2. RhPdH双金属烯氢化物结构和形貌表征

图3. 电催化碱性析氢活性和稳定性研究

理论计算表明，H原子的存在使RhPd合金氢化物的形成焓显著下降，从而使RhPdH具有优异的H存储稳定性。所获得的RhPdH双金属烯氢化物在碱性条件下具有优异的HER性能，较高的活性和稳定性，远优于商用Pt/C和大多数报道的贵金属基电催化剂。H原子和金属烯的强力结合可能为开发更多用途的高效催化剂提供一种可行的思路。

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Hydrogen Stabilized RhPdH 2D Bimetallene Nanosheets for Efficient Alkaline Hydrogen Evolution

Jinchang Fan, Jiandong Wu, Xiaoqiang Cui*, Lin Gu, Qinghua Zhang, Fanqi Meng, Bing-Hua Lei, David J. Singh, Weitao Zheng

J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 3645-3651, DOI: 10.1021/jacs.0c00218

通讯作者简介

崔小强，吉林大学材料科学与工程学院副院长，教授、博士生导师，吉林省长白山学者特聘教授，教育部新世纪优秀人才，长春市第六批、第七批突出贡献专家。目前已发表 SCI 论文120余篇，其中包括Nat. Commun.、JACS、Nano Lett.、ACS Nano、ACS Energy Lett.、ACS Catal.、 Appl. Catal. B Environ.、 Adv. Funct. Mater.、J. Mater. Chem. A 。他引3500 余次，H因子34；申请发明专利17项，已授权12项。担任国家重点研发计划课题负责人，承担科技部、教育部、国家自然科学基金委、吉林大学、吉林省、企业横向课题等项目。

研究团队开展面向能源和生物传感的新型纳米材料研究，探索低维纳米材料表界面性质调控对催化性能的影响规律，从事纳米材料理论设计、合成表征及性能测试，解决新能源领域水制氢、氮气还原、二氧化碳固定和生物检测等国际前沿领域中的低维材料基础和应用问题。

https://www.x-mol.com/university/faculty/38028