近日，北京化工大學(xué)的孫曉明教授、王楓梅教授及國家納米科學(xué)中心王振興研究員，從實(shí)驗(yàn)和理論上證明了電催化析氫過程可以通過二維CuInP2S6鐵電材料的本征鐵電-順電態(tài)相變過程來進(jìn)行“操控”。反應(yīng)溫度在相變點(diǎn)（Tc=318 K）附近時(shí)，CuI位移引起的鐵電態(tài)向順電態(tài)的轉(zhuǎn)變會(huì)調(diào)控CuInP2S6電極表面的析氫反應(yīng)過程，進(jìn)而在該相變點(diǎn)處表現(xiàn)出過電位和表觀活化能不連續(xù)的特性，表明鐵電相變對電催化析氫熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)具有顯著影響。與此同時(shí)，當(dāng)Pt單原子負(fù)載在CuInP2S6上時(shí)，順電相的電極表現(xiàn)出比鐵電相電極更低的表觀活化能和更高的電催化析氫活性。這主要?dú)w因于CuInP2S6面外鐵電極化方向的切換，使得Pt位點(diǎn)上H吸附的強(qiáng)弱發(fā)生變化，同時(shí)促進(jìn)了H+吸附和H2分子脫附過程。
?該工作中，作者研究了CuInP2S6的鐵電-順電相轉(zhuǎn)變對其電催化析氫活性的影響，結(jié)合理論模擬，發(fā)現(xiàn)在順電相時(shí)具有更好的析氫活性，其極化方向的切換可以操控*H吸附的強(qiáng)弱，從而表現(xiàn)出更高效的電催化析氫性能。這項(xiàng)工作驗(yàn)證了鐵電催化劑的相變在電催化行為中發(fā)揮的關(guān)鍵作用，首次闡明了電催化劑的鐵電相變與其活性之間的關(guān)系，為設(shè)計(jì)可切換的電催化劑提供了新的機(jī)遇和方向。
Prof. Fengmei Wang,?Prof. Lin Ju,?Binglan Wu,?Dr. Shuhui Li,?Dr. Jian Peng,?Yetao Chen,?Dr. Marshet Getaye Sendeku,?Kairui Wang,?Yuchen Cai,?Prof. Jun Yi,?Prof. Ying Yang,?Prof. Zhenxing Wang,?Prof. Xiaoming Sun
文章的第一作者是北京化工大學(xué)的王楓梅教授，安陽師范學(xué)院的鞠林教授和聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生吳兵蘭。
Angewandte Chemie International Edition
DOI:?10.1002/anie.202402033
