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膜基堿性水電解槽是一種具有低成本的綠色制氫技術，其關鍵技術障礙之一是堿性析氫反應（HER）活性催化劑材料的開發。

基于此，新加坡國立大學汪磊教授和Sergey M. Kozlov、浙江大學孫文平研究員等人報道了通過將鉑（Pt）簇錨定在二維（2D）富勒烯（C₆₀）納米片上，Pt對堿性HER的活性可顯著增強。測試發現，Pt/C₆₀復合材料對堿性HER的本征活性比最先進的Pt/C催化劑高12倍。在工業相關測試條件下，使用Pt/C₆₀復合材料組裝的堿性水電解槽達到了74%的能源效率和穩定性。

通過DFT計算和使用在C₆₀晶體(011)表面上Pt納米晶體模的微動力學分析，作者研究了Pt/C₆₀相互作用對HER活性影響的機理。

作者首先使用改進的嵌入原子方法（MEAM）原子間電位篩選了數千種Pt/C₆₀界面的暫定結構，以獲得真實的Pt/C₆₀(011)模型。然后，通過PBE + D3密度泛函進一步優化得到能量最低的16種不同結構，以確定能量最穩定的界面構型。

Bader分析表明，金屬-載體電子相互作用導致1.90個電子從Pt團簇轉移到C₆₀平面，導致Pt原子在Pt/C₆₀界面上帶約+0.1電荷。雖然Pt將電子貢獻給C₆₀載體，但對Pt/C₆₀中電子密度極化的分析顯示，每Pt簇的7.1德貝偶極矩指向C₆₀載體。這些C原子的態電子密度（DOS）與遠離Pt的c原子相比，表現出更分散的分布。

需注意，在Pt/石墨烯體系中沒有觀察到顯著的DOS差異，其結構與之前設計的Pd/石墨烯模型相似。因此，DOS分析進一步證實了Pt/C₆₀界面存在的電子相互作用。

Diversity of platinum-sites at platinum/fullerene interface accelerates alkaline hydrogen evolution. Nat. Commun., 2023.

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【DFT+實驗】Nature子刊：提高12倍！Pt/C60加速堿性HER

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