通过镍掺杂调节钯的电子结构，以实现酸性介质中高效氢气的产生

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Electronic Structure Modulation of Palladium by Nickel Doping for Highly Efficient Hydrogen Evolution in Acidic Media

通过镍掺杂调控钯的电子结构，制备出钯镍合金纳米颗粒负载碳纳米管催化剂，显著提升酸性介质中析氢反应活性，过电位低至15.6mV，稳定性达50小时以上。实验与DFT计算表明Ni掺杂增强电子供体效应，优化活性位点氢吸附能至-0.02eV，电子结构调控为钯基催化剂性能提升提供新路径。

　　

在酸性介质中开发具有成本效益且高活性的电催化剂对于实现可持续的氢生产至关重要。虽然钯（Pd）是铂（Pt）的一个有前途的替代品，但其性能常常受到过强的氢结合能的限制。在这里，我们提出了一种通过用镍（Ni）掺杂来调节钯（Pd）电子结构的策略，从而制备出负载在碳纳米管（CNT）上的超小PdNi合金纳米颗粒（PdNi/CNT）。优化后的催化剂PdNi(H)/CNT表现出卓越的氢演化反应（HER）性能，在电流密度为?10 mA cm^–2时仅需要15.6 mV的过电位，并且塔菲尔斜率（Tafel slope）仅为35.0 mV dec^–1。这种活性超过了单一金属Pd/CNT以及商业化的20 wt% Pt/C催化剂。此外，该催化剂还表现出超过50小时的优异长期稳定性。实验表征和密度泛函理论（DFT）计算的结果表明，Ni掺杂有效地将电子捐赠给了钯（Pd），从而优化了钯活性位点的电子环境。这种电子结构的调整减弱了氢的吸附作用，使得氢的吸附吉布斯自由能（ΔG_H*）接近热中性，为?0.02 eV。这项工作为通过合金化调节电子结构来提高基于钯的催化剂的内在活性提供了一条明确的途径。