近年来，由于开发了碱性交换膜和在碱性条件下对ORR具有类Pt活性的高效过渡金属基电催化剂，碱性交换膜燃料电池(AEMFCs)受到了广泛关注。尽管如此，即使使用Pt催化剂，碱性条件下的阳极氢氧化反应(HOR)的动力学也比在酸性电解液中低两个数量级以上。基于此，武汉大学罗威课题组合成了Pd-Pd4S/C异质结构，并研究了其在整个pH范围内的HOR性能。该项工作首次报道了基于TMS的电催化剂用于催化碱性HOR。Pd-Pd4S/C异质结构在碱性条件下具有卓越HOR性能，比活性为0.225 mA cm-2ECSA，超过了大多数报道的Pd基催化剂。此外，随着pH值的增加，电流密度存在非单调变化(呈现一个倒火山状)，而在pH约为7处为电流密度的拐点；特别是，碱性HOR活性与其羟基结合能(OHBE)趋势一致，这表明OHBE在促进碱性HOR动力学中的关键作用。结合实验和理论结果，研究人员发现了Pd-Pd4S/C异质结构强化的OHBE由跨界面的电子转移产生，这导致其具有出色的HOR性能(Pd-Pd4S/C异质结构界面处的电子转移促进了OHBE，从而加速了碱性HOR的动力学)。总的来说，高性能TMS基电催化剂的设计和合成以及OHBE对碱性HOR的主导作用的研究，为从根本上理解HOR的机理和先进HOR电催化剂的替代设计原理提供了思路。Identifying the Role of Hydroxyl Binding Energy in a Non-Monotonous Behavior of Pd-Pd4S for Hydrogen Oxidation Reaction. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202113047
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