北大张艳锋、樊星/理化所夏静ACS Nano | 掺杂Pt单原子与1T-TaS₂基面位点的“相互激活”效应实现高效电催化析氢

背景：氢能是实现碳中和的重要能源载体，电解水制氢是获得高纯氢的重要途径。铂基催化剂性能优异但成本高昂，二维过渡金属硫化物（TMDCs）是潜在替代材料，但其半导体特性导致基面活性位点受限。金属性TMDCs如1T-TaS₂具有更高电导率和基面活性，为性能提升提供了可能。研究目的：通过在碳纳米管薄膜上构筑垂直取向的1T-TaS₂纳米片网络并掺杂Pt单原子，旨在开发一种高效、低成本的电催化析氢催化剂，并探究其性能增强的内在机制。结论：成功制备了Pt单原子掺杂的1T-TaS₂纳米片网络催化剂。该催化剂在酸性环境中表现出优异的析氢性能，其质量活性远超商用Pt/C催化剂。理论计算表明，Pt单原子与1T-TaS₂基面位点之间存在“相互激活”效应：Pt激活相邻S原子增强基面活性，同时Ta到Pt的反向电荷转移调节Pt的d带中心，协同优化氢吸附自由能，从而大幅提升整体催化性能。该工作为设计高效协同催化材料提供了新思路。