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王磊/賴建平Small: 無溶劑微波超快速合成致密超精細Pt-鑭系元素@KB作為高效析氫電催化劑

目前，通過簡單的方法合成具有優(yōu)異活性、比活性和穩(wěn)定性的難熔Pt基電催化劑仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。

青島科技大學(xué)王磊、賴建平等報道了一種簡單且超快的無溶劑微波策略，制備一系列Pt-鑭系元素@Ketjen Black(PtM@KB，M = La、Gd、Tb、Er、Tm和Yb)催化劑用于電催化HER。

得到優(yōu)化的Pt₆₁La₃₉@KB具有出色的析氫反應(yīng)(HER)活性，在0.5 M H₂SO₄溶液中具有38 mV (10 mA cm^-2)的低過電位和44.13 s^-1 (100 mV)的高TOF值，并在1.0 M KOH溶液中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。

該方法也可用于直接在碳布(CC)上生長催化劑，PtLa@CC在0.5 M H₂SO₄中顯示出99 mV (1000 mA cm^-2)的過電位，并且反應(yīng)500小時后仍保持活性。

Ketjen Black作為一種良好的碳載體，具有較大的比表面積，可以很好地分散活性位點，也有助于提高催化劑的導(dǎo)電性，促進HER反應(yīng)。DFT計算表明，在反應(yīng)條件下，Pt基催化劑的耐久性主要是由于Pt原子溶解成Pt²⁺離子。

隨著Pt原子的溶解，由于表面缺陷上較低的氧化動力學(xué)障礙，缺陷在表面上加速金屬腐蝕。PtLa@KB的Pt原子空位形成能較高有助于提高耐久性，ΔG_H*的最佳值有利于更高的HER活性。

Superfast synthesis of densely packed and ultrafine Pt-lanthanide@KB via solvent-free microwave as efficient hydrogen evolution electrocatalysts. Small, 2021. DOI: 10.1002/smll.202102879

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