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貴金屬Pt是HER最高效的析氫催化劑，但其儲量少、價格昂貴限制了其應用。近年來，研究者們做了一些工作去降低貴金屬的載量。例如，通過構建超薄的貴金屬殼發展核殼結構用于降低貴金屬載量。在這樣的分級結構中，核往往起到了模板的作用，不僅能夠降低貴金屬的載量，而且惰性模板還能提升催化劑的穩定性。

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圖1.（a，b）為PsS基底上無光電沉積得到的麥穗狀Te；（c，d）為PsS基底上有光電沉積的海膽狀Te的SEM圖像

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圖2.a為催化劑的合成過程。（b，e，h）分別為催化劑Pt@Te-PsS、Au@Te-PsS和Rh@Te-PsS的SEM圖像。（c）Pt，（f）Au，（i）Rh，（d，g，j）Te的EDS mapping

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著眼于此，西北大學楊逢春課題組報道了海膽狀Te模板用于大幅降低貴金屬(Pt, Au, Rh)的載量。該課題組首次采用P3HT和s-SWNTs組成的異質結為光輔助電沉積的基底制備了海膽狀Te模板，再通過化學置換法進一步負載痕量的貴金屬(Pt,Au and Rh)。

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SEM和EDS mapping測試結果表明貴金屬在負載上去之后，Te的海膽狀形貌沒有發生改變，且貴金屬元素的分布很均勻。

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ICP測試表明貴金屬的載量非常低，分別為Pt（0.75 wt%）, Au（0.61 wt%）和Rh（0.12 wt%）。XPS測試結果表明，相比海膽狀Te模板，貴金屬負載之后Te結合能發生了右移，這是由于Te上電子偏移至Te和貴金屬的界面，增大了界面的電子云密度，促進了對H⁺的吸附。

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?圖3. a為催化劑Pt@Te-PsS、Au@Te-PsS和Rh@Te-PsS的XPS全譜圖，b為Pt@Te-PsS、Au@Te-PsS、Rh@Te-PsS和Te-PsS的Te的XPS高分辨譜圖

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?圖4.a為催化劑的極化曲線；b為催化劑的Tafel斜率；c為催化劑的EIS曲線；d為催化劑的C_dl

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圖5. 20% Pt/C、Pt@Te-PsS、Au@Te-PsS和Rh@Te-PsS的質量活性

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在酸性析氫的測試中，Pt@Te-PsS表現出優異的析氫催化性能，在46mV時電流密度就能達到10 mA cm^-2，且Au@Te-PsS和Rh@Te-PsS的過電勢也較小。Pt@Te-PsS的Tafel斜率（24 mV dec^-1）比20% Pt/C（33 mV dec^-1）還要低，這表明其析氫過程為Volmer-Tafel機理，決速步為Tafel反應。

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除此之外，Pt@Te-PsS優異的催化性能還源于海膽狀Te模板增大了貴金屬的質量活性，Pt@Te-PsS比20% Pt/C的質量活性高了接近十倍，Au@Te-PsS和Rh@Te-PsS的質量活性也均比20% Pt/C的高。在13000 s的穩定性測試中，Pt@Te-PsS的穩定性明顯好于20% Pt/C。

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這些結果表明，海膽狀Te模板不僅為析氫提供了非富的比表面積和活性位點，提高了貴金屬的質量活性，而且分級結構內部發生電子偏移，有利于H⁺的吸附，同時惰性的Te模板提升了催化劑的穩定性。該研究為分級催化劑的構建提供了新思路，也為有效降低貴金屬載量提供了參考方法。

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Bai L, Li Y, Zhao J, et al. Highly Efficient Utilization of Precious Metals for Hydrogen Evolution Reaction with Photo‐assisted Electro‐deposited Urchin‐like Te Nanostructure as a Template[J]. ChemCatChem.