陈伟教授、夏兴华教授、施毅博士等NC：金属-载体电子相互作用调控单原子铂助力高效HER- 大数跨境

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陈伟教授、夏兴华教授、施毅博士等NC：金属-载体电子相互作用调控单原子铂助力高效HER

科学材料站

2021-05-28

导读：该工作报道了利用先前报道的定点电沉积技术在不同的二维TMDs载体（MoS2、WS2、MoSe2和WSe2）上构建了四种Pt单原子催化剂作为模型体系。

文章信息

金属-载体电子相互作用调控单原子铂助力高效HER

第一作者：施毅, 马志睿

通讯作者：陈伟* 夏兴华* 施毅*

单位：National University of Singapore（新加坡国立大学）南京大学

研究背景

随着人们对化石燃料燃烧引起的环境问题的日益关注，找寻一种绿色的可持续能源替代传统化石燃料备受关注。氢气(H2)作为一种绿色能源，被认为是一种清洁、高效、无碳排放的能源载体。

调节金属-载体相互作用被认为是调控负载型金属催化剂电子结构和催化活性的有效途径。目前在原子水平上，有关多相催化中的构效关系仍不清楚，例如水(碱)或氢离子(酸)转化为H2（析氢反应，HER）。

文章简介

基于此，新加坡国立大学陈伟教授，施毅，南京大学夏兴华教授在国际知名期刊Nature Communications上发表题为“Electronic metal-support interaction modulates single-atom platinum catalysis for hydrogen evolution reaction”的研究工作。

该工作报道了利用先前报道的定点电沉积技术在不同的二维TMDs载体（MoS2、WS2、MoSe2和WSe2）上构建了四种Pt单原子催化剂作为模型体系。本研究揭示了酸性和碱性HER的原子水平机理，为高性能单原子催化剂的合理设计提供了指导。

本文要点

要点一：揭示了通过电子金属-载体相互作用（EMSI）对单原子铂催化剂的氧化态进行精细调控，可以显著调节酸性或碱性HER中的催化活性，使碱性和酸性HER（质量活性）分别比商品Pt/C高73倍（Pt-SAs/MoSe2）和43倍（Pt-SAs/WS2）

图1. HER催化性能电化学表征

要点二：结合详细的光谱和电化学特征，通过将酸性/碱性HER活性与单原子Pt的平均氧化状态和Pt-H/Pt-OH相互作用相关联，建立了结构-活性关系。

图2 .机理探究

该研究揭示了酸性和碱性HER的原子级机理，并进一步为合理设计高性能单原子催化剂提供指导。

本文链接

Electronic metal–support interaction modulates single-atom platinum catalysis for hydrogen evolution reaction

https://www.nature.com/articles/s41467-021-23306-6

通讯作者介绍

陈伟教授。

目前是新加坡国立大学化学系和物理系正教授，并兼任天津大学-新加坡国立大学福州联合学院新方主任。课题组目前主要关注于低维分子量子结构/二维材料的界面问题，及其在二维材料光电功能器件，有机光电功能器件等方面的应用,以及环境和能源相关的表界面纳米催化。在国际顶级期刊上已发表超过300篇论文，引用超过14,000次，H-因子为60，入选2018，2019科睿唯安高被引科学家。陈伟教授于2009年获得新加坡物理协会纳米技术奖，2012年新加坡总统奖（青年科学家奖），2016年新加坡国立大学院长讲席教授，2020年新加坡化学会Mitsui Chemicals-SNIC Industry Award。

课题组网站：https://www.chenweilab.com/

夏兴华南京大学化学化工学院教授。

长江特聘教授（2008），国家杰出青年基金获得者（2001），新世纪百千万人才工程国家人选（2006），享受国家特殊津贴。现任化学化工学院副院长，生命分析化学国家重点实验室副主任，兼任Journal of Electroanalytical Chemistry编辑，Analytical Chemistry、Scientific Reports、高等学校化学学报和分析化学等十余刊物编委。2001年起在南京大学工作，先后主持973项目课题、重点研发计划课题、国家自然科学基金（重大项目课题、杰青、重点和面上）、省部级和国际合作等项目32项。已在Nature Commun., Acc. Chem. Res., Angew. Chem., J. Am. Chem. Soc.等发表论文320余篇；撰写专著6章，合作翻译《电化学》专著1部；受邀报告200余次，专利授权15项。2011年获教育部自然科学优秀成果一等奖1项。

课题组主页：https://xxh.nju.edu.cn/

施毅，分析化学博士。

2009年至2013年，在南京师范大学化学与材料科学学院获得学士学位；2013年至2016年南京大学化学化工学院获得硕士学位；2016年至2018年获得南京大学化学化工学院获得博士学位；2019年-2021年在新加坡国立大学从事博士后研究；目前在新加坡科技研究局（A*STAR）继续从事博士后研究。她的研究领域：功能化纳米材料的构建和改性，旨在揭示材料结构和性能关系的基础上，开发新型合成方法和催化剂，并应用于新能源领域。研究成果发表于Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、ACS Catalysis等期刊。