开发高效的电催化剂对于电解水制取绿色氢气而言至关重要。

近日，新加坡南洋理工大学楼雄文教授报道了首先合成了新型Co基ZIF-67纳米棒（NRs）。然后采用金属-有机骨架（MOF）辅助热解-置换-重组法制备了一种附着在封闭端多孔掺氮碳纳米管（NCNT）内外壳层上的超细Pt-Co合金纳米颗粒（NPs）（小于10 nm）（Pt-Co@NCNT）。

文章要点

1）研究人员首先将包覆多巴胺（PDA）的ZIF-67 NRs热转化为限制在多孔N掺杂碳纳米管中的Co NPs（Co@NCNT）。通过与K₂PtCl₄溶液的简单电偶置换反应，Co NPs被转化为限制在纳米管中的Pt-Co NPs（pre-Pt-Co@NCNT）。然后，热处理进一步提高了Pt-Co合金的结晶度，同时诱导合金NPs向纳米管的内外壳层迁移。

2）在热重组过程中，Pt-Co纳米合金向两个表面的迁移确保了活性中心的最大限度暴露，同时保持了对多孔碳基质的牢固附着。密度泛函理论（DFT）计算表明，合金化诱导的氢中间体和各种活性中心的吸附自由能接近热力学中性，从而极大地促进了析氢反应（HER）的本征活性。

3）优化后的Pt₃Co@NCNT电催化剂通过精细的结构设计和组成调节，在酸性和碱性介质中均表现出优异的HER电催化活性和良好的稳定性。

该策略可能为控制碳载体中合金NPs的空间分布提供一种新的思路，从而提高其在能源相关领域的高利用效率和优异的稳定性。

参考文献

Song Lin Zhang, et al, Engineering Pt-Co Nano-alloys in Porous Nitrogen-Doped Carbon Nanotubes for Highly Efficient Electrocatalytic Hydrogen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202106547

https://doi.org/10.1002/anie.202106547