电解水制氢是一种真正意义上的绿色产氢技术。然而，电解水过程中涉及的析氢反应（HER）动力学缓慢，因此需要引入合适的电催化剂以提高能量转化效率。目前，贵金属Pt纳米材料被广泛认为是酸性条件下最先进的HER电催化剂。由于Pt对水的键合解离能力较低，表面H覆盖率也低，导致其HER活性比酸性情况低2-3个数量级，限制了实际应用。因此，如何同时赋予Pt基催化剂高效的水分解和析氢能力，是亟待解决的问题。

据于此，中国科学院上海硅酸盐研究所崔香枝研究员、中国科学院山西煤炭化学研究所童希立副研究员和德国锡根大学高级研究员杨年俊博士等人提出构筑超薄核壳结构Rh@Pt_nL（n=1, 2, 2.6）电催化剂，通过结构优化获得最佳压缩应变和电子效应的组合，从而迅速降低了碱性析氢的过电势和塔菲尔斜率，成为最好的催化剂之一。

本文要点：

（1）本工作通过外延生长法合成了具有Rh核和原子Pt薄层作为壳的Rh@Pt_nL纳米颗粒。受益于双金属核壳纳米结构中的电子与应力效应优化组合，这些Rh@Pt_nL催化剂在碱性和中性介质中均显示出高的HER活性，甚至优于商业Pt/C电催化剂。

（2）密度泛函理论计算进一步表明，这种优异的性能归因于对Rh@Pt_nL电催化剂的配体、电子和压缩应变效应的优化，改善了氢中间体的吸附和水解离的能垒。值得一提的是，金属Rh的价格极高，下一步工作将考虑开发用其它金属替代Rh核，进而大大减少催化剂成本。本研究为设计高效核壳结构的HER电催化剂提供了指导，以期实现在碱性介质中的高效产氢。

参考文献：

Yan Guo, Bo Hou, Xiangzhi Cui, Xingchen Liu, Xili Tong, and Nianjun Yang Pt Atomic Layers Boosted Hydrogen Evolution Reaction in Nonacidic Media Adv. Energy Mater. 2022, 2201548

DOI：10.1002/aenm.202201548

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202201548