氢气是一种高效清洁能源，通过电催化分解水是制备氢气的有效方法，因此开发高性能、低成本的电催化材料具有重要研究意义。目前，贵金属铂基催化剂具有最优异的电催化产氢（HER）活性，但高昂的价格限制了其大规模应用。因此，开发一种较低Pt负载量，同时具有较高HER活性的电催化剂是亟需解决的问题。
近日，天津理工大学鲁统部教授和卢秀利副研究员等人通过热解的方法制备了一种多孔TiO2纳米片，利用该纳米片与不同Pt源反应，成功制备了Pt亚纳米团簇分别负载于富/贫氧空位二氧化钛纳米片的二种催化剂VO-richPt/TiO2和VO-deficientPt/TiO2，并对催化剂的HER性能和反应机理进行了研究。
实验结果表明，VO-richPt/TiO2和VO-deficientPt/TiO2中Pt的负载量、Pt团簇的尺寸和分布状态没有明显差别。通过电子自旋共振（ESR）和X射线光电子能谱（XPS）进一步表征，发现VO-richPt/TiO2中氧空位浓度明显高于VO-deficientPt/TiO2。理论计算结果表明，氧空位可诱导电荷转移发生反转，即电子从TiO2载体转移到Pt纳米团簇，使Pt纳米团簇变为富电子状态，优化了其d带中心。
在0.5MH2SO4中，mV的过电位下，VO-richPt/TiO2表现出优异的HER性能，其质量比活性分别是VO-deficientPt/TiO2和商业20wt%Pt/C的16.7和58.8倍。
作者通过理论计算和原位拉曼光谱对催化剂的HER机理进行了详细研究。其中，理论计算表明，TiO2中氧空位的存在优化了Pt团簇的电子结构和氢吸附吉布斯自由能（ΔGH），并促进了氢从Pt团簇向TiO2载体的溢流。原位拉曼光谱进一步表明，在电解过程中，VO-richPt/TiO2比VO-deficientPt/TiO2表现出更明显的氢溢流效应，从而实现高效的HER性能。
这项工作通过调控载体结构，实现了电荷反转和氢溢流效应，显著优化了Pt团簇的HER性能，为设计高效电催化产氢催化剂提供了新思路。
论文信息：
ReversedChargeTransferandEnhancedHydrogenSpilloverinPtNanoclustersAnchoredonTitaniumOxidewithRichOxygenVacanciesBoostHydrogenEvolutionReaction
Zhen-WeiWei,Hong-JuanWang,ChaoZhang,KunXu,Xiu-LiLu,andTong-BuLu
文章的第一作者是天津理工大学魏振巍博士生和王红娟博士
AngewandteChemieInternationalEdition
DOI:10.2/anie.
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