無定形（amorphous）材料具有豐富的活性位點(diǎn)和獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)，在清潔能源催化領(lǐng)域，無定形材料的性能有可能超越晶體材料的性能。但是，由于非晶態(tài)材料形成所需的條件非常嚴(yán)苛，因此無定形材料的合成方法以及成分優(yōu)化的研究仍非常少。
有鑒于此，萊斯大學(xué)James M. Tour、Yufeng Zhao、汪淏田、清華大學(xué)/萊斯大學(xué)鄧兵等報(bào)道通過閃式焦耳加熱在數(shù)毫秒內(nèi)合成三元PtNiP無定形納米顆粒（ANPs）的方法，該方法的特點(diǎn)是具有超快的冷卻速度，能夠使金屬前驅(qū)體玻璃化。
本文要點(diǎn)：
（1）
成分優(yōu)化得到的Pt4Ni4P1無定形納米顆粒的氫吸附Gibbs自由能被優(yōu)化為0.02 eV，這幾乎是一個(gè)理想的值，甚至超過了基準(zhǔn)金屬Pt催化劑的活性。因此，PtNiP非晶態(tài)納米顆粒在酸性電解液的電催化HER反應(yīng)表現(xiàn)優(yōu)異的性能。
（2）
在電流密度10 mA cm-2的過電位η10約為14 mV，Tafel斜率約為18 mV dec-1，且質(zhì)量活性比最先進(jìn)的Pt/C催化劑高5倍。生命周期評(píng)估（Life-cycle assessment）和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析（technoeconomic analysis）表明，與現(xiàn)有的工藝相比，我們的方法能夠顯著降低實(shí)際電解槽催化劑制造過程中的溫室氣體排放、能源消耗以及生產(chǎn)成本。
參考文獻(xiàn)
Bing Deng*, Zhen-Yu Wu, Erkang Feng, Lu Ma, Zhe Wang, Jinhang Chen, Lucas Eddy, Alexander Lathem, Teng Wang, Weiyin Chen, Yi Cheng, Shichen Xu, Qiming Liu, Boris I. Yakobson, Haotian Wang*, Yufeng Zhao*, and James M. Tour*, Coupling Amorphization and Compositional Optimization of Ternary Metal Phosphides toward High-Performance Electrocatalytic Hydrogen Production, J. Am. Chem. Soc. 2025
DOI: 10.1021/jacs.5c00071
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c00071
