氫能作為一種清潔能源備受關(guān)注，我校材料科學(xué)與工程學(xué)院2023級(jí)材料工程專業(yè)碩士研究生嚴(yán)子心,，在導(dǎo)師指導(dǎo)下通過(guò)將PtPd合金納米團(tuán)簇錨定在CeO₂表面,，成功實(shí)現(xiàn)了短程氫溢流，顯著降低了酸性HER的反應(yīng)能壘，為高效酸性HER催化劑的設(shè)計(jì)提供了新思路,。近日,，這一成果在材料領(lǐng)域權(quán)威期刊Angewandte Chemie-International Edition（IF=16.1）上發(fā)表，嚴(yán)子心為論文第一作者,。

PtPd/CeO₂短程氫溢路徑示意圖

析氫反應(yīng)（HER）是水電解制氫的關(guān)鍵步驟,，而開(kāi)發(fā)高效、穩(wěn)定的HER催化劑是實(shí)現(xiàn)氫能大規(guī)模應(yīng)用的核心挑戰(zhàn)之一,。氫原子從高活性金屬位點(diǎn)（如鉑,、鈀）遷移到相鄰載體表面或低活性位點(diǎn)的氫溢流現(xiàn)象，被認(rèn)為是提升HER效率的重要機(jī)制,，但其在酸性環(huán)境中的應(yīng)用仍面臨諸多難題,。CeO₂因其可逆的Ce⁴⁺/Ce³⁺氧化還原對(duì)和豐富的氧空位能夠促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移并作為“電子泵”調(diào)節(jié)電荷分布，成為電催化過(guò)程中的理想載體,。PtPd合金不僅能夠調(diào)節(jié)電子結(jié)構(gòu),，優(yōu)化氫吸附能，還能減少Pt的使用量,，降低成本而不犧牲催化效率,，因此在誘導(dǎo)氫溢流方面?zhèn)涫荜P(guān)注。但PtPd合金通常表現(xiàn)出較強(qiáng)的氫吸附,，導(dǎo)致較高的HER過(guò)電位,。

該研究將PtPd合金納米團(tuán)簇錨定在CeO₂表面，探索了其在酸性環(huán)境中的HER性能,。研究發(fā)現(xiàn),，在析氫過(guò)程中發(fā)生了氫溢流現(xiàn)象。PtPd合金優(yōu)化了催化劑的電荷分布,，放大了氫溢流效應(yīng),。值得注意的是，氫溢流并非從PtPd到CeO₂,，而是從PtPd到界面,。這種短程溢流降低了氫遷移的能壘，提高了反應(yīng)活性,。在酸性條件下,，PtPd/CeO₂表現(xiàn)出極低的過(guò)電位（10 mA cm^-2時(shí)為5.7 mV，100 mA cm^-2時(shí)為32.5 mV）,，并展現(xiàn)出優(yōu)異的催化穩(wěn)定性（在100 mA cm^-2下穩(wěn)定運(yùn)行至少400小時(shí)）,。這項(xiàng)研究為設(shè)計(jì)高效酸性HER催化劑提供了重要啟示，通過(guò)短程氫溢流機(jī)制,，PtPd/CeO₂催化劑在酸性環(huán)境中表現(xiàn)出卓越的性能,，為氫能的大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ),。

材料科學(xué)與工程學(xué)院自2023年9月迎來(lái)首批碩士研究生以來(lái)，強(qiáng)化科教融合,，注重學(xué)生學(xué)術(shù)素養(yǎng)與職業(yè)能力同步提升,。研究生圍繞新能源、新材料領(lǐng)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求課題開(kāi)展學(xué)術(shù)訓(xùn)練,，形成了一批科研成果,，該項(xiàng)研究是其中的優(yōu)秀代表。

論文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202501964