Engineering the electronic structure of platinum single-atom sites via tailored porous carbon nanofibers for large-scale hydrogen production

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作者
Ying Han,Hengli Duan,Wei Liu,Chenhui Zhou,Baoshun Wang,Qinyuan Jiang,Sihua Feng,Wensheng Yan,Ting Tan,Rufan Zhang
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:335: 122898-122898 被引量:69
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2023.122898
摘要

Pt single-atom catalysts are promising for efficient hydrogen evolution reactions (HER) due to their ultra-high catalytic activity and atomic utilization. However, developing a scalable preparation method of binder-free Pt single-atom catalysts with optimal electronic structures for large-scale hydrogen production is still a serious challenge. In this work, we fabricated tailored nitrogen-doped porous carbon nanofibers as a support for engineering the electronic structure of Pt single-atom sites via initial micropore trapping and subsequent optimized nitrogen/carbon anchoring. The as-prepared Pt single-atom catalysts exhibited impressively enhanced HER activity and satisfactory stability, superior to the state-of-the-art single-atom catalysts. X-ray absorption structure analysis combined with theoretical simulation demonstrated the mechanisms for HER performance improvement. In particular, the free-standing Pt single-atom catalysts for a binder-free electrode showed a low overpotential of 64 mV even at 500 mA cm−2, indicating promising application for the large-scale hydrogen production.
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