Hydrogen spillover in complex oxide multifunctional sites improves acidic hydrogen evolution electrocatalysis

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作者
Jie Dai,Yinlong Zhu,Yu Chen,Xue Wen,Mingce Long,Xinhao Wu,Zhiwei Hu,Daqin Guan,Xixi Wang,Chuan Zhou,Qian Lin,Yifei Sun,Shih‐Chang Weng,Huanting Wang,Wei Zhou,Zongping Shao
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:13 (1) 被引量:304
标识
DOI:10.1038/s41467-022-28843-2
摘要

Improving the catalytic efficiency of platinum for the hydrogen evolution reaction is valuable for water splitting technologies. Hydrogen spillover has emerged as a new strategy in designing binary-component Pt/support electrocatalysts. However, such binary catalysts often suffer from a long reaction pathway, undesirable interfacial barrier, and complicated synthetic processes. Here we report a single-phase complex oxide La2Sr2PtO7+δ as a high-performance hydrogen evolution electrocatalyst in acidic media utilizing an atomic-scale hydrogen spillover effect between multifunctional catalytic sites. With insights from comprehensive experiments and theoretical calculations, the overall hydrogen evolution pathway proceeds along three steps: fast proton adsorption on O site, facile hydrogen migration from O site to Pt site via thermoneutral La-Pt bridge site serving as the mediator, and favorable H2 desorption on Pt site. Benefiting from this catalytic process, the resulting La2Sr2PtO7+δ exhibits a low overpotential of 13 mV at 10 mA cm-2, a small Tafel slope of 22 mV dec-1, an enhanced intrinsic activity, and a greater durability than commercial Pt black catalyst.
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