由“P空位–Cr掺杂结构”引起的“增强串联效应”，用于优化碱性HER（氢化反应）的能量障碍和反应路径

《Green Chemistry》：An ‘enhancement-tandem effect’ induced by the ‘P vacancy–Cr dopant structure’ for optimizing the energy barrier and reaction pathway for alkaline HER

通过构建P空位-Cr掺杂复合结构，研究揭示了非贵金属电极在碱性HER中的协同增强机制，该结构通过降低反应能垒和优化反应路径实现性能超越铂基材料。

　　

通过构建具有可控空位浓度的“空位-掺杂结构”，使非贵金属基电极能够超越基于铂（Pt）的贵金属在碱性氢进化反应（HER）中的超高活性，这是一个具有挑战性的课题。密度泛函理论（DFT）计算表明，“P空位（Pv）-Cr掺杂结构”在碱性HER过程中能够显著增强反应性能。这种增强效应体现在导电性的提高以及H?O和OH*的吸附能力增强上，从而降低了反应能量障碍。同时，Cr掺杂剂在Pv附近形成了独特的OH*吸附位点，激活了Ni(Pv)–P–Cr(Pv)反应机制，有效防止了Ni亲水位点的中毒，并优化了碱性HER的反应路径。基于这些发现，采用“磷化-淬火”技术创新性地制备了具有“Pv–Cr掺杂结构”的Cr–NiPv/IF电极。有趣的是，淬火温度与Pv浓度呈正相关。在“Pv–Cr掺杂复合结构”的增强-串联效应下，Cr–NiPv/IF电极仅需240 mV的电压即可实现1 A cm?2的电流密度，这一性能是Pt/C@IF电极的3.04倍。这项工作为开发性能超越Pt基电极的非贵金属基电极提供了一种新的设计思路。