Ultra‐Low Pt Doping and Pt–Ni Pair Sites in Amorphous/Crystalline Interfacial Electrocatalyst Enable Efficient Alkaline Hydrogen Evolution

电催化剂 材料科学 无定形固体 催化作用 兴奋剂 离子半径 化学工程 离子键合 无机化学 纳米技术 结晶学 物理化学 化学 电化学 离子 电极 有机化学 光电子学 工程类
作者
Yanxin Li,Xiaoyan Zhang,Lin Liu,Hongbin Sheng,Can Li,Lixin Cao,Haiyan Li,Chenghui Xia,Bohua Dong
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (23) 被引量:29
标识
DOI:10.1002/smll.202300368
摘要

Abstract Noble metal doping can achieve an increase in mass activity (MA) without sacrificing catalysis efficiency and stability, so that alkaline hydrogen evolution reaction (HER) performance of the catalyst can be optimized to the maximum degree. However, its excessively large ionic radius makes it difficult to achieve either interstitial doping or substitutional doping under mild conditions. Herein, a hierarchical nanostructured electrocatalyst with enriched amorphous/crystalline interfaces for high‐efficiency alkaline HER is reported, which is composed of amorphous/crystalline (Co, Ni) 11 (HPO 3 ) 8 (OH) 6 homogeneous hierarchical structure with an ultra‐low doped Pt (Pt‐a/c‐NiHPi). Benefiting from the structural flexibility of the amorphous component, extremely low Pt (0.21 wt.%, totally 3.31 µg Pt on 1 cm −2 NF) are stably doped on it via a simple two‐phase hydrothermal method. The DFT calculations show that due to the strongly electron transfer between the crystalline/amorphous components at the interfaces, electrons finally concentrate toward Pt and Ni in the amorphous components, thus the electrocatalyst has near‐optimal energy barriers and adsorption energy for H 2 O * and H * . With the above benefits, the obtained catalyst exhibits an exceptionally high MA (39.1 mA µg −1 Pt ) at 70 mV, which is almost the highest level among the reported Pt‐based electrocatalysts for alkaline HER.
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