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ChemCatChem:金属Cu上析氢的催化本质

当前基于电解水技术大规模获取绿氢,仍然依赖于大量使用稀有、昂贵的贵金属资源(如Pt系金属等)。为了降低对贵金属的过度依赖,学术界和工业界转而致力于开发高效的非贵金属基电极材料。尽管储量丰富、价格便宜且可能成为潜在的贵金属替代物之一,纯金属铜通常表现出的析氢活性却差强人意,这主要由于其自身较弱的氢结合能(HBE)。可以说,这种境地对于单一的金属铜组分作为高效析氢的初级活性位点构成了极大的限制。虽然有极少数文献报道了含Cu的组成复杂的电催化剂表现出了高析氢活性,同时理论计算结果也对实验数据进行了有力支撑,但很少明确地说明金属Cu上析氢的催化本质。


鉴于此,北京工商大学材料科学与工程系邢立文博士、日化工程系纪永军教授等人,通过总结文献提出了“溢流促进析氢”的新概念,着重强调了吸附在电催化剂上的活性氢物种从初级活性位点迁移到金属Cu次级活性位点上,即“氢溢流”的出现对电催化析氢反应的促进效应,进一步拓展了氢溢流效应在电催化领域中的应用。



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本文首先详细阐释了过渡金属Cu本身析氢活性差强人意的理论依据,接着通过总结典型代表文献中某些Cu基析氢电催化剂具有高活性的共性表现,抽象概括出“溢流促进析氢”的新概念,为将来设计高活性多位点析氢电催化剂提供了重要参考,为将氢溢流效应进一步拓展到电催化领域提供了重要依据。此外,本文也对该新兴领域中存在的诸多难题和未来的研究方向进行了展望。

文信息

Hydrogen Spillover-Promoted Hydrogen Evolution onto Copper

Dr. Liwen Xing, Yan Liu, Yaqi Liu, Dr. Ke Wu, Prof. Yongjun Ji

文章第一兼通讯作者为邢立文博士,共同通讯为纪永军教授。


ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202201473




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