学研汇 催化计 2022-07-14 20:59 发表于上海

析氢反应（HER）是实现碳中性和绿色经济的能源转换的关键反应。作为HER的基准催化剂，铂(Pt)的商业可行性受到严重影响，因此人们致力于开发替代催化剂。然而，目前几乎没有一种不含Pt的催化剂能真正触及Pt催化剂的动力学性能，特别是在酸性介质中。近日，武汉理工大学木士春教授报道了作为反映电子逃逸能力的参数，功函数（WF）决定了在Os-OsSe₂异质结构界面处的内置电场（BEF）和电荷转移的方向。

本文要点

要点1. 理论计算揭示了具有中和功函数（WF）的Os-OsSe₂异质结构的形成完美地平衡了强（Os）和弱（OsSe₂）吸附剂之间的电子态，并且双向优化了Os位点的析氢反应(HER)活性，显著降低了热力学能垒并加速了动力学过程。

要点2. 研究人员通过熔盐法首次构建了异质结构Os-OsSe₂，并进行了深入的结构表征证实了异质结构。令人印象深刻的是，由于电荷平衡效应赋予的高活性位点，Os-OsSe₂在酸性（26 mV @ 10 mA cm^-2）和碱性（23 mV @ 10 mA cm^-2）介质中均表现出超低的超电势，超过了商业Pt催化剂。

要点3. 利用Os-OsSe₂组装的太阳能制氢装置进一步凸显了其潜在的应用前景。因此，这种特殊的异质结构为合理选择异质组分提供了一种新的模式。

Ding Chen, et al, Work-function-induced Interfacial Built-in Electric Fields in Os-OsSe₂ Heterostructures for Active Acidic and Alkaline Hydrogen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202208642
https://doi.org/10.1002/anie.202208642