李玉良/何峰/薛玉瑞Nature子刊: 稳定且高效！多孔GDY上的Rh纳米晶体用于盐水电催化HER

海水电解直接大规模生产绿色氢气(H₂)是实现可持续绿色产氢的有效方法。然而，目前该技术面临的主要难题在于缺乏有效的催化剂在低过电势下以大电流密度大规模生产H₂且并不因海水中的钠离子、氯离子、钙离子、氯离子等成分而使催化剂失活，以满足工业要求。

基于此，中科院化学研究所李玉良、何峰和山东大学薛玉瑞等使用甲酸作为还原剂，石墨二炔(GDY)作为载体，实现了具有高原子缺陷的明确定义Rh纳米晶体的可控合成。

HAADF-STEM图像显示，高密度的原子台阶分别在“角”和“表面”位置包含不同的原子，阶梯式Rh/GDY中“角”和“表面”位点之间的差异可以通过Rh原子的配位数(7配位角原子和9配位表面原子)清楚地区别。由于局部电子结构的改变，低配位金属原子可以与反应物更强烈地相互作用，与表面位点的原子相比，这有助于减少反应势垒。因此，角位点的原子具有低配位性被认为是Rh/GDY高HER催化活性的主要来源。

实验结果和密度泛函理论(DFT)计算表明，GDY和Rh之间形成的阶梯状表面和特殊的相互作用使该催化剂具有优异的电催化活性和稳定性，适用于碱性模拟海水(盐水)大电流密度制H₂。

因此，Rh/GDY在65 mV vs. RHE的小过电位下可以提供1000 mA cm^-2，并且在8000次连续循环伏安法(CV)循环后，在100、500和1000 mA cm^-2下的过电势没有明显增加，这些数据证明了Rh/GDY在腐蚀性盐水条件下的出色稳定性。

Rhodium Nanocrystals on Porous Graphdiyne for Electrocatalytic Hydrogen Evolution from Saline Water. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-32937-2