科技日报记者 吴长锋
记者从中国科学技术大学获悉，该校国家同步辐射实验室闫文盛教授研究组与孙治湖副研究员合作，提出了通过调控催化剂的反应环境来优化催化剂催化性能的技术策略，并将此策略应用到了负载于氧化镁纳米片上的铂纳米颗粒催化剂，突破了其在碱性溶液中，析氢反应（HER）活性低的内在缺陷。相关研究成果日前发表在国际著名学术期刊《自然-通讯》上。
电化学以其低反应活化能、高反应速率和高能量效率的特点在能源的转化与存储中发挥着重要作用。目前为止，大部分研究工作主要是通过各种方法改善催化剂本征活性来提高电极反应效率。事实上，催化剂周围的局部反应环境在电极反应过程中也起着至关重要的作用。因此，通过固-液界面之间的多种物理化学作用来调节局部反应环境，将是提高电催化性能和设计高效电催化剂的一种新途径。
该研究团队利用两步浸渍-热解的方法合成了负载在纳米片上的铂纳米颗粒催化剂，并将其用于碱性介质中的析氢反应。电化学测试表明铂/氧化镁催化剂具有优异的析氢反应活性，显著低于铂-碳的过电位。他们利用原位拉曼光谱、同步辐射红外光谱和X射线吸收光谱表明该催化剂能够在碱性介质中产生局部的酸性环境，并获得了与铂/碳在酸性介质中相当的析氢反应性能。结合理论计算，提出了铂/氧化镁催化剂在碱性介质中显示出优异析氢反应性质的微观机制。
这种局部酸性环境为铂在碱性电解质中提供了良好的反应条件，从而实现了高效析氢反应活性。
（中国科大供图）
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