在不影响贵金属催化剂的高催化活性和长期稳定性的前提下分散微小的质量负载，以实现了其用于电催化析氢反应（HER）的最佳效果。尽管铂（Pt）是最有效的HER电催化剂，但由于其稀缺性和在恶劣的电化学反应环境中浸出的倾向，其应用受到极大限制。

近日，延世大学Hyung-Ho Park报道了将F掺杂的氧化锡（F-SnO₂）气凝胶与Pt催化剂结合，以防止金属腐蚀，并获得丰富的Pt活性中心（约5 nm团簇）和较大的比表面积（321 cm² g−1）。

文章要点

1）将纳米Pt负载到SnO₂气凝胶中，所合成的杂化F-SnO₂@Pt具有较大的比表面积和较高的孔隙率，因此表现出有效的实验和固有的HER活性（在0.5M的硫酸中，10 mA cm⁻²时的低过电位为42 mV），比Pt/C在50 mV时的循环频率（11.2 H₂·s⁻¹）高22倍，并且在10 000次循环伏安循环中表现出良好的稳健性。

2）研究发现，与工业上使用的Pt/C相比，F-SnO₂@Pt存在的金属-载体相互作用和较强的分子间作用力是F-SnO₂@Pt具有催化优势和耐蚀性的原因。密度泛函理论（DFT）计算结果表明，Pt和F-SnO₂轨道的杂化增强了中间氢原子(H*)在其界面的吸附，从而改善了反应动力学。

这项合成技术将有助于设计适用于PEM燃料电池的高活性和坚固耐用的水电解槽。

参考文献

Taehee Kim, et al, Highly Dispersed Pt Clusters on F‑Doped Tin(IV) Oxide Aerogel Matrix: An Ultra-Robust Hybrid Catalyst for Enhanced Hydrogen Evolution, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.1c10504

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c10504