Rh金属烯上原子分散 MoOx 促进碱性HER

吉林大学范锦昌和崔小强等人报告使用一锅溶剂热法合成锚定在 Rh 金属烯上的原子分散的 MoOx 物种，催化剂结构最大程度地暴露氧化物-金属界面，产生具有超高碱性 HER 活性的 MoOx-Rh 催化剂，在 50 mV 的过电位下获得了 2.32 A mgRh-1 的质量活性，是商业 Pt/C 的 11.8 倍。

DFT计算阐述MoOx-Rh 中MoOx 和 Rh 在碱性 HER过程中的协同作用。研究发现MoOx 簇锚定在 Rh(111) 表面， 在 MoOx-Rh 金属烯界面有丰富的电子积累；DFT计算表明原子分散的MoOx物种通过O原子锚定在Rh金属烯的表面，强的共价结合能为（-3.32 eV）使得MoOx物种在HER过程中具有高稳定性。通常，缓慢的 H2O 解离过程限制了碱性 HER 的反应动力学，因此进一步研究H2O在催化剂表面的吸附和解离。与Rh位点相比，界面处的不饱和致密MoOx位点优先吸附和解离H2O分子，而随后的H*吸附和H2解吸发生在相邻的Rh原子上；特别是，H2O 在 MoOx-Rh 上的吸附能为 -0.51 eV，比 Pt (111) 表面 (0.05 eV) 或 Rh (111) 表面 (-0.08 eV) 的吸附能强；MoOx-Rh 对 H2O 的更强吸附有利于碱性 HER过程，即促进 Volmer 反应。此外，与 Pt(111) 表面 (0.55 eV) 和 Rh (111) 表面 (-0.09 eV) 相比，MoOx-Rh 显示出 -0.40 eV 的优异 H2O 解离活性。

DFT进一步计算H* 的吸附自由能 (ΔGH*)。Rh(111) 表面上的 ΔGH* 值很大，表明氢原子在 Rh 催化剂上强结合，不利于H2的脱附；相比之下，对于MoOx-Rh 金属烯，当覆盖率超过 0.77 单层时，H* 将倾向于吸附在界面 Rh 位点上，并且 ΔGH* 值接近最佳值（ΔGH*= 0），表明 MoOx 和 Rh 之间的界面有利于 H2O 解离、H* 吸附和 H2 解吸。

Jiandong Wu, Jinchang Fan et al. Atomically Dispersed MoOx on Rhodium Metallene Boosts Electrocatalyzed Alkaline Hydrogen Evolution. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202207512

ht-tps://doi.org/10.1002/anie.202207512