Near-Atomic-Scale Superfine Alloy Clusters for Ultrastable Acidic Hydrogen Electrocatalysis

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作者
Guanzhen Chen,Wen Chen,Ruihu Lu,Chao Ma,Zedong Zhang,Zeyi Huang,Jiena Weng,Ziyun Wang,Yunhu Han,Wei Huang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:145 (40): 22069-22078 被引量:44
标识
DOI:10.1021/jacs.3c07541
摘要

As a commercial electrode material for proton-exchange membrane water electrolyzers and fuel cells, Pt-based catalysts still face thorny issues, such as insufficient mass activity, stability, and CO tolerance. Here, we construct a bifunctional catalyst consisting of Pt-Er alloy clusters and atomically dispersed Pt and Er single atoms, which exhibits excellent activity, durability, and CO tolerance of acidic hydrogen evolution and oxidation reactions (HER and HOR). The catalyst possesses a remarkably high mass activity and TOF for HER at 63.9 times and 7.2 times more than that of Pt/C, respectively. More impressively, it can operate stably in the acidic electrolyte at 1000 mA cm-2 for more than 1200 h, thereby confirming its potential for practical applications at the industrial current density. In addition, the catalyst also demonstrates a distinguished HOR performance and outstanding CO tolerance. The synergistic effects of active sites give the catalyst exceptional activity for the hydrogen reaction, while the introduction of Er atoms greatly enhances its stability and CO tolerance. This work provides a promising idea for designing low-Pt-loading acidic HER electrocatalysts that are durable at ampere-level current densities and for constructing HOR catalysts with high CO tolerance.
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