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金榮超等JACS：HER電催化劑設計：原子級納米化學法將惰性Au轉化為活性催化劑

電催化析氫反應（HER）在可再生清潔能源計劃中具有廣闊的應用前景。然而，結晶金（Au）和銀（Ag）對其催化能力較差，而膠體納米粒子上的配體通常是另一個缺點。

近日，美國卡內基梅隆大學金榮超教授和Yongbo Song、美國匹茲堡大學Giannis Mpourmpakis（共同通訊作者）等人報道了一個硫氰酸鹽（SR）保護的Au₃₆Ag₂(SR)₁₈納米團簇，其配體覆蓋率低，核心由三個二十面體（I_h）單元組成，可以有效催化HER。

該三聚體結構與單體I_h-Au₂₅(SR)₁₈^—和二聚體I_h-Au₃₈(SR)₂₄一起構成了一個獨特的系列，為揭示催化性能和催化劑結構之間的相關性提供了機會。Au₃₆Ag₂(SR)₁₈由于配體金屬比低、配位Au原子數少、超原子軌道未填充，在較低的過電位下表現出較高的催化活性。

在-0.3 V vs RHE電壓下，Au₃₆Ag₂(SR)₁₈的電流密度分別是Au₂₅(SR)₁₈^—和Au₃₈(SR)₂₄的3.8倍和5.1倍。

通過密度泛函理論（DFT）計算表明，Au₃₆Ag₂(SR)₁₈具有較低的氫結合能和較高的電子親和力。該發現為從惰性金屬中構建高活性催化劑提供了一種新的策略，即通過追求原子精確的納米團簇并控制其幾何結構和電子結構。

Hydrogen Evolution Electrocatalyst Design: Turning Inert Gold into Active Catalyst by Atomically Precise Nanochemistry. J. Am. Chem. Soc., 2021, DOI: 10.1021/jacs.1c04606.

https://doi.org/10.1021/jacs.1c04606.

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