電化學析氫反應(HER)是一種生產清潔氫氣的有效方法，鉑(Pt)被認為是酸性和堿性電解質中HER的基準催化劑。然而，Pt在析氫中的大量利用受到其高成本和低存儲量的阻礙。因此，探索穩定、活性和具有成本效益的Pt基催化劑至關重要。

近日，澳門大學洪果、蘇州大學李有勇等報道了一種具有各向異性超結構(ASs)的嵌有單原子Pt的六方密堆積鎳(hcp Ni)納米片(Pt/Ni ASs)，以實現高效析氫。

在堿性電解質中，與商業Pt/C相比，Pt/Ni ASs顯示出顯著的HER活性增強。Pt/Ni ASs在特定電流密度(10 mA cm^-2)下的過電位為28 mV，而Pt/C的過電位為71 mV。

此外，Pt/Ni ASs 在100 mV的過電位下具有30.2 A mg_Pt^-1的質量活性，是Pt/C(2.6 A mg_Pt^-1)的10.6倍。Pt/Ni ASs顯示出出色的循環穩定性，7000 次循環后，在10 mA cm^-2電流密度下的過電位僅增加了2 mV。

具有優異電催化性能的Pt/Ni ASs可歸因于各向異性超結構的大表面積、hcp Ni基材和表面上的單原子Pt。為了從理論上揭示亞穩態hcp Ni對堿性中單原子Pt HER的增強作用，研究人員進行了第一性原理計算。

結果表明，Pt/Ni ASs在堿性條件下的HER遵循解離-擴散-解吸過程，其中亞穩態的hcp Ni促進了水的解離、氫吸附和遷移以及單原子Pt負責氫的形成。Pt/Ni ASs催化劑表現出原子Pt和hcp Ni ASs之間的協同相互作用，在實驗中產生了優異的 HER活性。

Monoatomic Platinum-Embedded Hexagonal Close-Packed Nickel Anisotropic Superstructures as Highly Efficient Hydrogen Evolution Catalyst. Nano Letters, 2021. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02313