确定析氢反应中真正的活性物质是理解析氢反应机理的关键。在本文中，研究了MXene对含有不同氧阴离子(如硼酸盐、碳酸盐和钨酸盐)的钴基电催化剂在HER活化过程中引起的动态结构转变。得益于氧阴离子的原位取代和配位，实际活性物质Co(OH)₂逐渐在亲水性MXene纳米片上形成，并动态增强了HER活性。具体来说，硼酸盐配位的Co(OH)₂/MXene获得了只有15 mV@10 mA cm⁻²的小过电位和在500 mA cm⁻²下稳定200 h的稳定性，这超过了Pt/C在碱性环境中对HER的电催化活性。多光谱分析表明，硼酸盐的原位配位诱导了不对称活性中心的形成，从而触发了缺电子的Co位的持续作用。理论计算证实，电子从Co位转移到配位氧阴离子可以调节活性位点的电子密度，从而降低水解离和氢吸附的能量垒。这项工作启发了新型电催化剂的设计，加深了对电催化中金属位点协调环境动态演化的理解
 
图1. 对HER的传统和现在的重建反应机制的示意图。
 
图2. CoB_i/MXene的合成与结构表征。
 
图3. 电化学活化过程及HER性能。
 
图4. 重建过程中CoB_i/MXene的活性相鉴定。
  
图5. 原位XAS测量。
             
图6 理论计算。
 
       相关科研成果南京航空航天大学材料科学与技术学院彭生杰等人于2023年发表在Energy &Environmental Science（DOI:10.1039/D3EE01856C）上。原文：Unveiling coordination transformation for dynamically enhanced hydrogen evolution catalysis。
       原文链接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2023/EE/D3EE01856C

转自《石墨烯研究》公众号