具有梯度润湿性的氧化物-Pt/C电催化剂：通过超疏水性和表面酸性实现稳定的海水制氢

《Journal of Materials Chemistry A》：Gradient-wettability oxide-Pt/C electrocatalysts for stable seawater hydrogen evolution via superaerophobicity and surface acidity

海水电解制氢用表面梯度润湿性Pt5/C/氧化物催化剂研究。通过复合亲水氧化物与疏水Pt/C构建梯度润湿表面，实现超疏水性能，促进H2气泡快速脱离，抑制碱性中毒。线性扫街伏安法证实氧化物引入酸性位点有效抑制Pt-OH吸附，提升析氢反应稳定性。摘要分隔符：

　　

本研究报道了一系列表面梯度润湿性电催化剂的成功开发，这些催化剂为Pt₅/C/oxide-50，通过将亲水性氧化物（SiO₂、Al₂O₃、CeO₂和TiO₂）与疏水性碳载Pt（Pt/C）结合在一起制备而成，无需复杂的表面微结构化处理。这种复合材料表现出优异的超疏水性，能够快速将H₂气泡从Pt活性位点上剥离，有效防止堵塞现象，这一点通过循环伏安图中的H₂氧化信号和水滴接触角测量得到了证实。与传统的Pt/C催化剂不同，后者在海水电解过程中容易受到碱性毒化的影响，而Pt₅/C/oxide-50通过引入氧化物在表面形成了酸性位点，从而缓解了这一问题。采用线性扫描伏安法专门监测了氢气演化反应（HER）过程中OH^?在Pt（Pt-OH_ad^?）上的吸附所对应的氧化信号，结果表明，氧化物的加入有效抑制了Pt-OH_ad^?的形成。这项工作展示了一种简便且可扩展的方法，该方法结合了微润湿性调节和表面酸性位点工程，提升了HER的耐用性和气体排斥性能，实现了高效的直接海水分解以生产H₂。