通过电化学水分解生产H₂被认为是实现“氢经济”的最清洁途径。为了应对这一挑战，Pt催化剂一直是有效催化析氢反应（HER）的最佳催化剂。然而，高成本和稀缺性等缺点严重阻碍了Pt催化剂的商业化道路。为了提高其表面活性（MA_Pt），已经进行了最大的努力以使其表面催化活性和表面与本体的原子比最大化。通常将Pt原子，纳米晶体或单层嵌入/沉积在适当的载体上，就像在基准催化剂中一样。这样可以将几乎所有的Pt原子暴露于可以进行HER的电解质中。然而，Pt纳米晶体/单分子层经常因水分解反应过程中Pt溶解或分层而导致不稳定。同时，在电催化过程中，单个Pt原子容易趋于聚结成簇，迅速使MA Pt降低。因此，必须隔离和固定Pt原子，并增强Pt纳米晶体/单层的粘附性和化学稳定性。基于此，意大利技术研究院Francesco Bonaccorso等人首先通过胶体种子生长法合成CdSe核突出的八个CdSe荚形成的一类支化纳米晶体的奇异形状，即CdSe八足体（CdSe-OCPs）；然后将多对孪晶和应变的Pt纳米晶体成核到CdSe-OCPs的侧壁上来装饰其表面（Pt@CdSe-OCPs ）；紧接着将多层纳米结构以多孔网络的形式组装到碳纳米管（CNT）巴基纸上以作为集电器（CNT/Pt@CdSe-OCPs）；最后研究所得体系作为水分解反应的电极。

文章要点：

1）将Pt直接固定到CdSe八足体臂的侧壁上，从而形成了一个分层的双组分系统（Pt@CdSe-OCPs ）。CdSe-OCP与Pt之间的化学相互作用使超低量的Pt固定在CdSe表面上，从而防止了合成或催化过程中Pt的聚结。利用其分支结构，当Pt@CdSe-OCP沉积在用作集电器的CNT巴基纸上时，可在网络中自组装。另外，形成的网络牢固地粘附在CNT 巴基纸上，而无需借助任何粘合剂。由于Pt具有最佳的表面与本体原子比，因此，所生产电极的分层结构（CNT/Pt@CdSe-OCPs ）使Pt的利用效率最大化。同时，Pt和CdSe表面之间的化学相互作用改善了金属Pt的催化性能，而不会引起采用超低Pt质量负载的催化剂的常见耐久性问题（例如Pt溶解/失活效应）。

2）在相对于RHE的电势为–0.15 V的情况下，CNT/Pt@CdSe-OCP与Pt / C相比，Pt质量活性高出一个数量级（在0.5 M H₂SO₄和1 M KOH中分别为13.4和21.0倍）。其中，CNT/Pt@CdSe-OCP 的MA_Pt在0.5 MH₂SO₄和1 M KOH中基于Pt成分的周转频率（TOF），分别高达168.0和42.4 s^-1。此外，在两种研究介质中，CNT/Pt@CdSe-OCP在不使用任何聚合物粘合剂的情况下， HER对HER的长期耐用性（> 20 h）也显示出来，而Pt /C在碱性条件下会逐渐降解。

总之，该研究表明，支化的胶体纳米晶体可用于开发一类新型的高效耐用的多相贵金属基催化剂以用于高效电催化水分解制氢。

Leyla Najafi, et al,  Octapod-shaped CdSe nanocrystals hosting Pt with high-mass activity for the hydrogen evolution reaction, Chem. Mater., 2020

DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b04883

https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.9b04883