覆蓋石墨烯是一種很有前途的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)酸穩(wěn)定，非貴金屬催化析氫反應(yīng)(HER)。優(yōu)化石墨烯覆蓋層的數(shù)量和化學(xué)摻雜產(chǎn)生的缺陷的密度對(duì)于實(shí)現(xiàn)耐腐蝕性和催化活性之間的平衡至關(guān)重要。在這里，我們研究了電荷轉(zhuǎn)移和質(zhì)子穿過(guò)石墨烯層的滲透，對(duì)酸性電解質(zhì)中非貴金屬Ni和Cu的HER機(jī)理的影響。我們發(fā)現(xiàn)，增加石墨烯覆蓋層的數(shù)量會(huì)顯著改變Ni和Cu的HER性能。通過(guò)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)和模擬探索的質(zhì)子滲透，揭示了石墨烯覆蓋的催化劑的HER活性受質(zhì)子滲透的程度控制，且質(zhì)子滲透程度取決于覆蓋石墨烯的層數(shù)。
Fig. 1 石墨烯覆蓋的非貴金屬催化劑和石墨烯的表征。
Fig. 2 石墨烯覆蓋的Cu和Ni板的HER活性。
Fig. 3 H型電池的制造和質(zhì)子穿過(guò)石墨烯層的電化學(xué)性能。
Fig. 4 HER活性與質(zhì)子穿透石墨烯層之間的普遍相關(guān)性。
Fig. 5 DFT計(jì)算。
Fig. 6 石墨烯覆蓋的非貴金屬催化劑的HER機(jī)理示意圖。
研究成果于2021年由筑波大學(xué)Yoshikazu Ito課題組，發(fā)表在Nature Commun.（https://doi.org/10.1038/s41467-020-20503-7）上。原文：Catalytic activity of graphene-covered non-noble metals governed by proton penetration in electrochemical hydrogen evolution reaction。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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