相分离的PtNi5菱形十二面体在全pH范围内表现出优异的电催化氢气生成性能

《Green Chemistry》：Phase-segregated PtNi5 rhombic dodecahedra enable excellent electrocatalytic hydrogen evolution in the full pH range

PtNi5合金菱形十二面体纳米晶通过形状控制合成，其Pt-rich ridges和Ni-rich facets结构使HER过电位低至9-26mV，稳定性超过700小时，理论计算表明vertexes、edges和facets的异质结构效是活性关键。

　　

基于铂（Pt）的合金催化剂在氢进化反应（HER）中具有巨大的潜力。通过控制这些纳米晶体的形状，暴露出特定的晶面，从而提高其内在活性和成本效益，这一策略目前尚未得到充分探索。本研究报道了一种新型的菱形十二面体PtNi?合金纳米晶体的合成方法。由于富含铂的组分集中在棱部，而富含镍的组分则分布在晶面上，这种PtNi?菱形十二面体催化剂在氢进化反应中表现出优异的性能：在0.5 M H?SO?、1 M KOH和1 M PBS溶液中，电流密度为10 mA cm?2时，其过电位分别低至9 mV、11 mV和26 mV，Tafel斜率分别为25 mV、33 mV和125 mV dec?1，优于球形催化剂。在酸性介质中，该催化剂在50 mA cm?2的电流密度下可稳定运行700小时以上，实现完全的水分解，所需电压为1.85 V。对菱形十二面体模型顶点、边缘和晶面的理论计算表明，位于棱部的Pt–Pt桥接位点和Pt–Pt–Ni空位是Tafel机制中氢解离最活跃的位点；而顶点处的Ni位点主要作为H?O的吸附位点，晶面上的Ni位点则具有最低的水分解能量障碍。这些发现强调了通过控制多面体纳米晶体的形状来合理设计低铂含量合金催化剂对于氢进化反应的重要性。