因为氢气具有高能量密度和燃烧过程中的零碳排放，电催化水分解析氢反应(HER)可作为替代传统能源的能源生产系统。目前，需要合理设计具有低过电位和出色稳定性高效催化剂来驱动HER。Pt基电催化剂是迄今为止占主导地位和最有效的材料，但仍面临成本高、供应有限、电催化耐久性差等挑战，这限制了其大规模工业应用。基于此，华东理工大学戴升和台湾科技大学Kuan-Wen Wang等通过一种简便的策略，将间隙氢原子嵌入Pd-Cu合金纳米颗粒中(PdCu0.2H0.43)，以提高HER性能。
PdCu0.2H0.43催化剂将Pd-M结构和PdHx HER活性的优点结合在一起，减轻了金属溶解速率和氢释放问题。因此，所获得的PdCu0.2H0.43催化剂在10 mA cm-2电流密度下的HER过电位低至28 mV，Tafel斜率仅为23 mV dec-1。此外，PdCu0.2H0.43/C表现出优异的稳定性，在5000次电化学循环后过电位略有增加(3 mV)，并且Tafel斜率无明显变化。实验结果和密度泛函理论(DFT)计算表明，PdCu0.2(111)合金表面表现出较弱的H*(-0.27 eV)吸附，显示出合金化Cu原子对HER的促进作用；由于合金Cu和表面H的协同作用，Pd-Cu氢化物表面上显示出更小的ΔGH*值，仅为-0.17 eV。综上，PdCu0.2H0.43结构上氢吸附能力的优化主要归因于活性较低的Cu的掺杂剂和与间隙氢原子的排斥以削弱H*吸附并促进HER活性。该项工作的研究结果可能为制备稳定的Pd金属合金氢化物提供通用的合成方法，并为开发高效的Pd基HER催化剂提供新的思路。Stable Pd-Cu Hydride Catalyst for Efficient Hydrogen Evolution. Nano Letters, 2022. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04840
