电化学分解水过程中发生的析氢反应在可再生能源的转换和存储方面有着广阔的应用前景。要使这项技术得到有效实施，就需要价格低廉、效率高、稳定性好的电催化剂。尽管许多金属基催化剂，包括贵金属(如Pt和Pd)和过渡金属(如Fe、Co、Ni、Cu和Mo)已经被开发出来，但它们的大规模商业应用受到了诸如选择性低、易腐蚀和/或长期稳定性差等问题的阻碍。近年来，一些无金属碳材料在电催化方面显示出了广阔的前景，因为它们在氧还原和析氧反应中的电催化活性可以与贵金属基电催化剂相媲美。

有鉴于此，中国科学院化学研究所李玉良院士和薛玉瑞教授等人，实现了在三维碳纤维网络(表示为UGNS/CF)上控制生长超薄石墨二炔（GDY）纳米片，将其作为模型电催化剂来评估HER活性，并在原子水平上研究电催化活性的起源。

本文要点

1）使用具有精确化学结构的自活性无金属GDY作为模型的碳基无金属电催化剂，以评估其在析氢反应(HER)中的活性，并在原子水平上理解电催化性能的起源。

2）因此，GDY可以作为一种无金属的高效HER电催化剂，具有与Pt相似的活性，但在较宽的pH范围(从酸性到碱性)下，其长期耐久性优于Pt/C。据我们所知，这种HER的性能比其他报道的无金属电催化剂和大多数过渡金属电催化剂，甚至是基于Pt的电催化剂都要好。

3）研究表明，GDY异常的电催化性能源于其独特的纳米结构，该结构可以同时提供高活性的氢吸附位点和促进电子转移过程，从而实现质子还原。

参考文献：

Lan Hui et al. Efficient Hydrogen Evolution on Nanoscale Graphdiyne. Small, 2021.

DOI: 10.1002/smll.202006136

https://doi.org/10.1002/smll.202006136