在HER催化反應(yīng)中，M-N-C單原子催化劑（SACs）的設(shè)計(jì)原則已得到廣泛研究。在過(guò)去的幾十年里，氫結(jié)合能EH?一直被用作析氫反應(yīng)的描述符，然而它在析氫單原子催化劑中的適用性卻存在很大爭(zhēng)議。有鑒于此，日本東北大學(xué)李昊副教授、Hitoshi Shiku、悉尼大學(xué)魏力等報(bào)道利用基于可逆氫電極（RHE）標(biāo)度的隨 pH 變化的表面Pourbaix圖和微觀動(dòng)力學(xué)模型，研究了在不同金屬中心和配位環(huán)境下，HO?/O?中毒以及H?覆蓋度對(duì)單原子催化劑的影響。這項(xiàng)研究的結(jié)果表明，HO?中毒、活性金屬位點(diǎn)上實(shí)際的H?吸附強(qiáng)度以及配位氮位點(diǎn)上潛在的析氫活性，是開(kāi)發(fā)準(zhǔn)確描述符時(shí)應(yīng)考慮的關(guān)鍵因素。
本文要點(diǎn)：
（1）
通過(guò)使用一系列金屬-酞菁/碳納米管（M-酞菁/CNT）催化劑進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論預(yù)測(cè)，在交換電流密度實(shí)現(xiàn)了高度吻合，并且證實(shí)氮位點(diǎn)在Ni/Cu-酞菁/CNT催化劑中的作用。更重要是采用一個(gè)新穎二維微觀動(dòng)力學(xué)火山模型，解決HER單原子催化劑設(shè)計(jì)原則的爭(zhēng)議，這個(gè)新型模型考慮了活性位點(diǎn)、H?覆蓋度和HO?中毒等問(wèn)題。
（2）
這項(xiàng)工作通過(guò)將EH?和EHO?確立為單原子催化劑析氫反應(yīng)的組合描述符，為HER反應(yīng)描述符的長(zhǎng)期爭(zhēng)論提供了解釋?zhuān)瑸榇呋瘎┑脑O(shè)計(jì)提供了新穎指導(dǎo)方針。
參考文獻(xiàn)
Songbo Ye, Fangzhou Liu, Fangxin She, Jiaxiang Chen, Di Zhang, Akichika Kumatani, Hitoshi Shiku, Li Wei, Hao Li, Hydrogen Binding Energy Is Insufficient for Describing Hydrogen Evolution on Single-Atom Catalysts, Angew. Chem. Int. Ed. 2025
DOI: 10.1002/anie.202425402
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202425402
