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Nature 子刊：原位表面非晶化不可忽視，顯著提升堿性HER活性

電化學水分解是一種重要的制氫技術，其涉及復雜的表面化學反應。催化劑的活性高度依賴于催化材料的表面結構，特別是在堿性水電解(AWE)的情況下。對于堿性HER過程，催化劑表面會發生重構，形成一個無定形層。現階段，人們對催化劑表面非晶化過程以及由此產生的非晶層在催化劑上的作用的基本認識仍然不足。

此外，如何有效地利用不可避免的無定形層來進一步提高電催化材料的催化活性仍然是一個具有挑戰性的任務。因此，尋找合適的材料平臺以全面研究非晶層對催化劑活性的影響具有重要意義。

近日，香港理工大學趙炯、淮陰師范學院鄧慶明和香港城市大學Thuc Hue Ly (李淑惠)等人以二維(2D)金屬磷三硫化物(MPTs)Ru-NiPS₃(Ru主要穩定在NiPS₃的邊緣)為模型催化劑，證明了原位形成的非晶層的重要作用，并提出了一種邊緣位置修飾策略來提高MPTs催化劑的堿性HER性能。

實驗結果和理論計算表明，在堿性HER過程中，Ru-NiPS₃催化劑表面形成一層含有大量橋聯S₂^2?物種的無定形層，其可以穩定摻雜劑Ru，減少[P₂S₆]^4?官能團的溶出，增加活性位點的數量；同時，位于無定形層的Ru物種能夠提高對中間體的吸附，加速水的解離過程，從而提高堿性HER活性。

因此，所制備的Ru-NiPS₃納米片(NSs)在10 mA cm^?2電流密度下的過電位僅為58 mV，交換電流密度為1180 μA cm^?2，與商業Pt/C相當。此外，在100 mA cm^?2的恒定電流密度下，研究人員利用計時電位法研究了Ru摻雜NiPS₃ NSs電極的穩定性。

結果顯示，在連續測試45小時后，電極的過電位僅僅增加了24 mV，表明其具有優異的耐久性。總的來說，這項工作證明了原位形成的活性層在提高催化劑活性和穩定性中起到的關鍵作用，并為提高層狀材料的催化活性提出了合適的調控策略。

Unraveling and Leveraging in situ Surface Amorphization for Enhanced Hydrogen Evolution Reaction in Alkaline Media. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-42221-6

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