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港城大Nature子刊: 催化剂-电解质界面的可控演化，助力设计高效制氢预催化剂！

微算云平台 · 公众号 · · 2025-03-13 07:16

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在电化学水分解过程中，催化剂常常发生不可避免地重建。重建既可以增强也可以削弱催化活性，因此制定能够促进有益重建同时抑制有害情况的策略至关重要。具有积极作用的重构催化剂作为一种电化学稳定的结构，保证了催化活性和稳定性，从而支持了高效催化剂的发展。在工作条件下，预催化剂表面结构的变化影响电解质的组成，并且从预催化剂溶解到电解质中的痕量阴离子/阳离子的存在可能对催化性能产生影响。

然而，目前的研究大多集中在这些重组催化剂的结构-性能关系上，忽视了在重组过程中溶解在电解质中的组分的作用。因此，综合考虑预催化剂和电解质的变化，研究其作用机理以及进一步设计高活性、稳定的电化学制氢催化剂是迫切需要的。

近日， 香港城市大学张文军 、洪果、 日本东北大学李昊 和刘恒等成功合成了高纯度六边形Co ₂ Mo ₃ O ₈ 纳米颗粒，并研究了其在水分解过程中的动态表面结构演变。通过计算和实验相结合的方法，研究了Co ₂ Mo ₃ O ₈ 的电位依赖性表面结构演变机理，并建立了催化剂结构、性能和机理之间的相关性。

研究发现，在室温下，Co ₂ Mo ₃ O ₈ 在1.0 M KOH中的表面结构转变可以通过施加电位来控制，其中OH ^- 离子的亲核侵蚀作用导致Mo在预催化剂表面暴露，并溶于电解质中形成MoO ₄ ^2- ；进一步增加还原电位导致形成了电化学稳定的Co(OH) ₂ @Co ₂ Mo ₃ O ₈ 。

机理研究表明，形成的Co(OH) ₂ @Co ₂ Mo ₃ O ₈ 异质结加速了水的解离，而MoO ₄ ^2-

港城大Nature子刊: 催化剂-电解质界面的可控演化，助力设计高效制氢预催化剂！

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