开发高效的电解水制氢方法是实现未来氢经济的关键。在电催化材料的研究领域中，传统的铂基电催化剂由于价格昂贵和原材料稀缺，限制了其大规模应用。通过形成Pt单原子或团簇，可以在保持活性的同时显著减少Pt的使用。而相对应的载体材料则需要兼具丰富缺陷位和高导电性，从而有利于活性物质的负载和电荷的传输。 近日，吉林大学郑伟涛教授和田宏伟教授团队在《Advanced Functional Materials》期刊上发表了题为“Highly Conductive Amorphous Pentlandite Anchored with Ultrafine Platinum Nanoparticles for Efficient pH-Universal Hydrogen Evolution Reaction”的文章（DOI：10.1002/adfm.202105372）。该文章通过一种新颖的结构设计方法合成出一种全pH高效析氢电催化剂。通过Pt单原子和团簇的制备，显著降低了Pt的含量，并保持了与市售Pt/C相当的催化性能。同时，非晶态Fe5Ni4S8(FNS)基体兼具高导电性和丰富的缺陷位，有利于Pt单原子和团簇的锚定、分散和保护，以及快速的电荷转移，从而协同提高催化性能。
图1.（a）Bm-5d-Pt催化剂的TEM图像、（b）HRTEM图像、（c, d）HADDF-STEM图像和（e, f）元素映射图。
图2. 不同电催化剂的（a, d, g）HER极化曲线、（b, e, h）在10 mA cm-2对应的过电位和（c, f, i）相应的Tafel图。
图3.（a）FNS（311）和（b）Pt-FNS（311）的Bader电荷分析。电荷的单位是|e|。（c）FNS和Pt-FNS表面上的HER自由能图和（d）FNS和Pt-FNS氢吸附位点的计算态密度。（d）中的插图显示了FNS和Pt-FNS中的氢吸附位置。绿色、灰色、黄色和蓝色分别代表铁、镍、硫和铂原子。
该论文的第一作者为吉林大学材料科学与工程学院在读博士生张琛旭，通讯作者为郑伟涛教授和田宏伟教授。
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https://doi.org/10.1002/adfm.202105372
