在碱性电解液中缓慢的水解离过程严重限制了HER的动力学。众所周知，H2O的取向影响分解过程，但由于其随机分布，很难控制H2O的取向。
近日，中南大学Min Liu，Hui W ang，Junwei Fu，上海大学Dengsong Zhang，慕尼黑大学Emiliano Cortés首次在CoP催化剂上设计了Ir/Ru双原子单原子位点(IrRu DSAC)，以产生原子不对称局部电场，以调节 H2O 吸附构型和取向，从而促进碱性 HER。
文章要点
1）双Cs校正扫描透射电子显微镜(STEM)直接表征了活性位点周围的原子级电荷和局部电场分布。IrRu DSAC具有 4.00 e/Å2 的高电荷密度变化，对应于~4.00 ×1010 N/C的电场强度，远大于Ru和Ir SAC的2.24和2.12 e/Å2。从头算分子动力学(AIMD)模拟进一步揭示了原子局域电场对界面处水重新定向的影响，包括吸附H2O的构型演变和M-H距离变化。原位拉曼表征证实了H-O-H键角增加的不对称H-down吸附H2O构型，这与H2O解离能力呈正相关，表明具有优异的碱性HER活性。
2）因此，IrRu DSAC显示出10 mV的超低过电势，可在单个电池中实现10 mA cm-2电流密度，并在膜电极组件 (MEA) 中以1 A cm-2保持300小时以上的高稳定性。
这项工作提供了一种非正统/原创的方法来探索局部电场对水离解的作用，以实现更好的HER。
参考文献
Chao Cai, et al, Atomically Local Electric Field Induced Interface Water Reorientation for Alkaline Hydrogen Evolution Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202300873
DOI: 10.1002/anie.202300873
https://doi.org/10.1002/anie.202300873
