何纯挺课题组ACS Catal: 多重价带中心协同调控磷化铱纳米团簇的电催化析氢性能

主要观点总结

本研究通过分子工程策略成功合成了硫掺杂的二磷化铱（S-IrP2）纳米团簇，该催化剂在碱性介质中表现出优异的析氢反应（HER）性能。其在工业电流密度下的过电位低，活性高且稳定性强。通过光谱技术和理论计算，揭示了硫掺杂对IrP2电子结构的调控机制，优化了H和OH的吸附，降低了Tafel反应势垒。该研究为设计具有可重新定义活性表面的超细金属化合物提供了巨大潜力。

关键观点总结

关键观点1: 成功合成硫掺杂二磷化铱（S-IrP2）纳米团簇，尺寸仅为2.0nm。

催化剂在工业电流密度为1.0和2.0 A·cm−2时，仅需133.6±1.2和217.2±2.6 mV的过电位，表现出优异的HER性能。

关键观点2: 通过光谱技术和理论计算，揭示了硫掺杂对IrP2电子结构的调控机制。

硫掺杂可以显著促进含H和OH的吸附，不仅降低了Tafel反应势垒，而且加速了H的迁移。

关键观点3: 催化剂的显著耐久性归功于碳层对S-IrP2纳米团簇的有效保护。

碳层不仅减缓了纳米团簇表面的氧化，而且在电催化过程中避免了纳米团簇的团聚，从而保持了活性结构。

关键观点4: 研究展示了分子限域合成在改造传统金属化合物的微观尺寸及其表面电子结构方面的巨大潜力。

该策略可推广至其他有前景的催化应用领域。