Engineering local coordination environment of atomically dispersed platinum catalyst via lattice distortion of support for efficient hydrogen evolution reaction

催化作用 过电位 材料科学 铂金 密度泛函理论 化学物理 化学工程 协调数 纳米技术 物理化学 结晶学 计算化学 电化学 化学 有机化学 离子 工程类 电极
作者
Xing Cheng,Yue Lu,Lirong Zheng,Max Pupucevski,Hongyi Li,Ge Chen,Shaorui Sun,Gang Wu
出处
期刊:Materials Today Energy [Elsevier BV]
卷期号:20: 100653-100653 被引量:39
标识
DOI:10.1016/j.mtener.2021.100653
摘要

Abstract Engineering the local coordination environment in atomically dispersed catalyst has proven to be a prospective route to boost catalyst performance for hydrogen evolution reaction (HER). Herein, we present the utilization of local lattice distortion of TiO 2 support to regulate the local coordination environment and electronic structures of atomically dispersed Pt catalysts, resulting in the enhanced performance toward HER. Spectral analysis uncovers an elongated Pt–O bond length, lower Pt–O coordination numbers, as well as less electron holes residing in Pt 5d orbitals for Pt species on distorted TiO2. Density functional theory (DFT) calculation reveal that the variation might weaken the hydrogen adsorption on Pt sites and cause the optimized ΔG value of H∗. As a result, the atomically dispersed Pt catalyst displays superior HER mass activity (62.34 A mg−1 Pt) and the highest turnover frequency (TOF) (56.1H2·s−1) at the 50 mV overpotential in an acid media that are 18.7 and 5.56 times higher than commercial Pt/C. The work should create a new avenue in manipulating the local coordination environment of catalysts via the lattice distortion of the support, and in pursuing desired catalytic performance.
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