华中科技大学王得丽教授、赵旭副教授团队ACB：Pd原子锚定加速硒化钴析氢反应- 大数跨境

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华中科技大学王得丽教授、赵旭副教授团队ACB：Pd原子锚定加速硒化钴析氢反应

科学材料站

2021-05-08

导读：该文章将Pd原子锚定于CoSe2纳米带表面实现对碱性HER中水的吸附、裂解以及氢吸附过程的调控，进而显著提升硒化钴的析氢动力学，为设计具有可调控催化反应动力学的电催化剂提供了一种原子级设计策略。

文章信息

Pd原子锚定提升硒化钴碱性析氢反应动力学

第一作者：赵旭, 李向阳

通讯作者：杨金龙*，王得丽*

单位：华中科技大学，中国科学技术大学

研究背景

碱性条件下的析氢反应(HER)是工业水电解和氯碱工业大规模制氢的关键反应。碱性HER涉及水吸附、水裂解和氢吸附等多步反应过程，导致了碱性条件下HER反应动力学迟缓。同时调控水吸附、水裂解和氢吸附三个过程，实现高性能低成本的碱性HER催化剂的制备仍是一个巨大的挑战。因此，围绕储量丰富的过渡金属开发高活性的碱性HER催化剂具有重要意义。

文章简介

基于此，华中科技大学的王得丽教授、赵旭副教授团队与中国科学技术大学的杨金龙院士团队合作，在国际知名期刊Applied Catalysis B: Environmental上发表题为“Isolated Pd atom anchoring endows cobalt diselenides with regulated water-reduction kinetics for alkaline hydrogen evolution”的文章。

该文章将Pd原子锚定于CoSe2纳米带表面实现对碱性HER中水的吸附、裂解以及氢吸附过程的调控，进而显著提升硒化钴的析氢动力学，为设计具有可调控催化反应动力学的电催化剂提供了一种原子级设计策略。

图1.（a）Pd1-CoSe2和CoSe2的态密度变化；（b）Pd1-CoSe2和CoSe2表面水吸附能对比；（c）Pd1-CoSe2和CoSe2表面水裂解能对比；（d）Pd1-CoSe2和CoSe2中H吸附自由能对比；（e）Pd1-CoSe2和CoSe2的电荷密度分布；（f）不同Pd含量的Pd1-CoSe2活性面积比较。

本文要点

要点一： Pd原子的锚定，可有效调节CoSe2表面Co位点的能带结构，显著增强水的吸附，加速水的裂解，保证后续HER步骤中氢原子的充足供应。

要点二：Pd在CoSe2上的锚定使得H在Co-Pd位点吸附自由能显著降低，加速HER动力学过程。

要点三：本工作通过原子水平的调控，同时优化HER中水的吸附、解吸和H的吸附，显著提高了HER的性能。这种原子水平调控的方法为设计高活性催化剂提供新的思路。

文章链接

Isolated Pd atom anchoring endows cobalt diselenides with regulated water-reduction kinetics for alkaline hydrogen evolution

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120280

团队简介

赵旭，华中科技大学副教授，博士生导师。

2018年博士毕业于中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心（师从曾杰教授），2019年底加入华中科技大学化学与化工学院。主要研究方向为金属基纳米材料的精细设计与电催化机理研究。迄今为止，已在J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed.，Energy Environ. Sci.，J. Catal.，Appl. Catal. B: Environ.等国际高影响力期刊发表论文14篇。申请中国专利4项。部分研究成果被《Science Foundation in China》、《物理化学学报》等刊物进行亮点报道，并被《人民日报（海外版）》、《光明日报》等多家国内主流媒体关注。曾获中国科学院院长优秀奖、硕士/博士研究生国家奖学金、中国科学技术大学优秀毕业生、安徽省品学兼优毕业生。现担任《Chinese Chemical Letters》青年编委。

http://faculty.hust.edu.cn/catalysis_zhaoxu

王得丽，华中科技大学教授，博士生导师。

主要研究方向为能量转换与存储材料的设计以及性能优化。迄今为止，在国内外知名学术期刊上发表论文100余篇，主要包括Nat. Mater.，Nat. commun.，J. Am. Chem. Soc.，Nano Lett.，ACS Nano，Energy Environ. Sci.等化学、材料、电化学领域国际知名期刊。论文被Nature Materials、JACS、Nano Letters等期刊引用5000余次，并且被Science Daily、Science Now、C&E News等多家新闻媒体以及MRS Bulletin作为亮点工作报道。获授权中国发明专利5项，美国授权发明专利2项。担任《储能科学与技术》和《Nano Materials Science》编委，《Chinese Chemical Letters》青年编委，以及加拿大国际电化学能源科学与技术研究院青年委员。

http://deli.chem.hust.edu.cn/info/1012/1103.htm