Enhanced Alkaline Hydrogen Evolution Reaction via Electronic Structure Regulation: Activating PtRh with Rare Earth Tm Alloying

催化作用 离解(化学) 合金 材料科学 解吸 吸附 密度泛函理论 镧系元素 无机化学 物理化学 化学工程 化学 冶金 计算化学 离子 有机化学 工程类
作者
Qingqing Li,Botao Zhang,Chang Q. Sun,Xiaolei Sun,Zhenxing Li,Yaping Du,Jincheng Liu,Feng Luo
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (32): e2400662-e2400662 被引量:18
标识
DOI:10.1002/smll.202400662
摘要

Abstract Developing high‐performance electrocatalysts for alkaline hydrogen evolution reaction (HER) is crucial for producing green hydrogen, yet it remains challenging due to the sluggish kinetics in alkaline environments. Pt is located near the peak of HER volcano plot, owing to its exceptional performance in hydrogen adsorption and desorption, and Rh plays an important role in H 2 O dissociation. Lanthanides (Ln) are commonly used to modulate the electronic structure of materials and further influence the adsorption/desorption of reactants, intermediates, and products, and noble metal‐Ln alloys are recognized as effective platforms where Ln elements regulate the catalytic properties of noble metals. Here Pt 1.5 Rh 1.5 Tm alloy is synthesized using the sodium vapor reduction method. This alloy demonstrates superior catalytic activity, being 4.4 and 6.6 times more effective than Pt/C and Rh/C, respectively. Density Functional Theory (DFT) calculations reveal that the upshift of d‐band center and the charge transfer induced by alloying promote adsorption and dissociation of H 2 O, making Pt 1.5 Rh 1.5 Tm alloy more favorable for the alkaline HER reaction, both kinetically and thermodynamically.
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