程道建/曾杰Angew：一步合成高密度单原子电催化剂，实现工业级全解水！

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发展高活性、可持续、具有价格优势的催化剂是发展绿氢能源的关键。

有鉴于此， 北京化工大学程道建、中国科学技术大学曾杰等 报道一步法合成具有高浓度单原子 Pt 和单原子 Ir 的 Co(OH) ₂ ，在工业量级的分解水表现优异的性能。

本文要点

要点1.  合成的单原子催化剂的 Pt 和 Ir 单原子密度分别高达 24 atoms nm ^-2 、 32 atoms nm ^-2 ，在电流密度为 10 mA cm ^-2 时， HER 和 OER 电催化反应的过电势分别为 4 mV 和 178 mV 。

要点2.  组装 Pt ₁ /Co(OH) ₂ //Ir ₁ /Co(OH) ₂ 催化体系，在碱性环境进行电解水，当电压为 2.0 V ，质量活度达到 4.9 A mg _{noble metal} ^-1 ，性能是 Pt/C//IrO ₂ 体系的 316.1 倍。

要点3.  机理研究。机理研究结果显示， Ir-O ₆ 单原子的结构发生重构，提高 Ir-O 成键轨道的占据； Pt 重构形成三原子簇 Pt ₃ ，增强 Pt-H 反键轨道的占据。因此改善电催化反应生成 O-O 化学键、改善氢脱附。这项制备方法能够合成多达 20 种单原子催化剂。

Dong Cao, Zhirong Zhang, Yahui Cui, Runhao Zhang, Lipeng Zhang, Jie Zeng, Daojian Cheng, One-step Approach for Constructing High Density Single-atom Catalysts toward Overall Water Splitting at Industrial Current Densities, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202214259

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202214259

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