开发高活性、高稳定性的析氢电催化剂是实现水电解可持续制氢广泛应用的关键。过渡金属氧化物具有成本低、合成简单、组成多样、电子结构易于调节等优点，是替代Pt基HER基准电催化剂的理想选择。然而，现有的大多数过渡金属氧化物对其催化性能较差。

近日，中山大学宋树芹，Yi Wang，南京工业大学邵宗平教授报道了一种新型Co掺杂的锐钛矿型TiO₂纳米棒阵列（Co-TiO₂@Ti(H₂)），其具有一维结构、富氧空位和良好的表面亲水性，是一种出色的氧化物基非贵金属HER电催化剂，可在碱性溶液中使用。

文章要点

1）作为衍生的非贵金属氧化物HER电催化剂，其在1.0 m KOH碱性溶液中，电流密度为10 mA cm⁻²时，具有78 mV的超低过电位，67.8 mV dec⁻¹的低塔菲尔曲线，同时在大电流密度（480 mA cm⁻²）下具有良好的长期稳定性。长期稳定后，阳离子浸出率很低。

2）理论计算结果显示，该氧化物具有较低的水吸/解离能垒和氢中间脱附能垒。在此基础上，提出了利用氧空位和过渡金属掺杂构建钛基电催化剂的一般方法，即利用氧空位和过渡金属掺杂来捕捉羟基，构建良好的亲水表面。

这项工作揭示了低成本过渡金属氧化物在碱性水电解中作为替代贵金属基HER电催化剂的应用潜力。

参考文献

Ruchun Li, et al, New TiO₂-Based Oxide for Catalyzing Alkaline Hydrogen Evolution Reaction with Noble Metal-Like Performance, Small Methods 2021

DOI: 10.1002/smtd.202100246

https://doi.org/10.1002/smtd.202100246