Strong-weak dual interface engineered electrocatalyst for large current density hydrogen evolution reaction

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作者
Shaorou Ke,Ruiyu Mi,Xin Min,Xinyu Zhu,Congyi Wu,Xin Li,Bozhi Yang,Xiaowen Wu,Yangai Liu,Zhaohui Huang,Minghao Fang
出处
期刊:Communications materials [Nature Portfolio]
卷期号:6 (1) 被引量:13
标识
DOI:10.1038/s43246-025-00735-0
摘要

Abstract Supported nanocatalysts are crucial for hydrogen production, yet their activity and stability are challenging to manage due to complex metal-support interfaces. Herein, we design Pt@ anatase&rutile-TiO 2 with a strong-weak dual interface by modifying TiO 2 using high-energy ball milling and in-situ reduction to vary surface energies. Experiments and density functional theory calculations reveal that the strong Pt-anatase TiO 2 interface enhances hydrogen adsorption. In contrast, the weak Pt-rutile TiO 2 interface facilitates hydrogen desorption, simultaneously preventing Pt agglomeration and increasing reaction rate. As a result, the tailored catalyst has a 529.3 mV overpotential at 1000 mA cm −2 in 0.5 M H 2 SO 4 , 0.69 times less than commercial Pt/C. It also possesses 8.8 times the mass activity of commercial Pt/C and maintains a low overpotential after 2000 cyclic voltammetry cycles, suggesting high activity and stability. This strong-weak dual interface engineering strategy shows potential for overall water splitting and proton exchange membrane water electrolyzer, advancing the design of efficient supported nanocatalysts.
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