Stable Tensile-Strained Pt Single Atomic Layer Catalysts on α-MoC for Efficient Alkaline Hydrogen Evolution

过电位 催化作用 材料科学 图层(电子) 铂金 化学工程 密度泛函理论 解吸 吸附 原子层沉积 纳米技术 电化学 化学 物理化学 计算化学 有机化学 电极 工程类 生物化学
作者
Yaohui Zhao,Jiapeng Huang,Ke Zhang,Yanan Li,Zi‐Xin Ge,Yangzi Zheng,Shangdong Ji,Jinshan Lu,Yuan Ren,Chao Wu,Mingshang Jin
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:19 (27): 25273-25283 被引量:9
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c05972
摘要

Developing Pt-based core-shell catalysts with ultralow Pt loading, superior performance, and extended durability holds tremendous potential for advancing electrochemical energy storage and conversion technologies. However, current synthetic limitations persist in achieving atomically efficient Pt monolayer deposition on nonprecious metal substrates, hindering the maximization of Pt atomic utilization for cost-effective catalyst design. Here, we demonstrate a galvanic replacement strategy to synthesize tensile-strained platinum single-atom-layer (Pt SAL) on α-MoC substrates. The Pt SAL catalysts enable cooperative catalysis between adjacent Pt sites while maintaining nearly 100% atomic utilization efficiency. For alkaline hydrogen evolution, the Pt SAL/α-MoC catalyst exhibits optimized reaction energetics, reducing activation barriers for water dissociation, hydrogen adsorption, and H2 desorption compared to typical Pt/C. As a result, the Pt SAL catalysts exhibit superior hydrogen evolution reaction (HER) performance, with a mass activity of 1.71 A mgPt-1 at an overpotential of 50 mV, surpassing commercial Pt/C by 6.35-fold and single-atom catalysts by 7.68-fold. Remarkably, the Pt SAL catalysts reveal negligible activity decay after 10,000 cycles, with density functional theory (DFT) calculations attributing this stability to strong Pt-Mo interfacial bonding. In situ Raman spectroscopic studies reveal dynamic interfacial water restructuring that accelerates reaction kinetics. This work establishes a versatile synthesis approach for noble metal SAL catalysts and explores their role in designing high-performance electrocatalysts for heterogeneous catalysis.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Able完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
NexusExplorer应助霖sheng采纳,获得10
1秒前
1秒前
云飞扬应助XY_zj采纳,获得10
1秒前
1秒前
李健应助木木大头采纳,获得30
2秒前
缥缈襄完成签到,获得积分10
2秒前
zn完成签到,获得积分10
2秒前
缓慢安阳发布了新的文献求助10
2秒前
桐桐应助吉吉国王采纳,获得10
2秒前
deng发布了新的文献求助10
3秒前
嘤嘤嘤关注了科研通微信公众号
4秒前
ff完成签到,获得积分10
4秒前
fxx完成签到,获得积分10
4秒前
ymy发布了新的文献求助10
5秒前
buxiangduwenxian完成签到,获得积分20
5秒前
5秒前
张瑞宁发布了新的文献求助10
6秒前
互助应助满意日记本采纳,获得20
6秒前
7秒前
科研通AI6.4应助marrylet采纳,获得10
7秒前
111完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
illa完成签到,获得积分10
8秒前
csdsss完成签到,获得积分10
8秒前
酷炫大白发布了新的文献求助10
8秒前
香蕉觅云应助缓慢安阳采纳,获得10
9秒前
10秒前
桐桐应助木子采纳,获得10
11秒前
ding完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
领导范儿应助csdsss采纳,获得10
13秒前
吉吉国王发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
嘻嘻发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
NKTreg完成签到,获得积分10
15秒前
SciGPT应助lisa采纳,获得10
15秒前
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6439261
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8253192
关于积分的说明 17565440
捐赠科研通 5497439
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2899260
邀请新用户注册赠送积分活动 1875976
关于科研通互助平台的介绍 1716631