由于氫燃料具有高能量密度并且不會(huì)污染環(huán)境，因此它現(xiàn)在顯示出替代化石能源的潛力。作為電解水的半反應(yīng)，析氫反應(yīng)(HER)是最有前途的制氫方法之一。當(dāng)前，傳統(tǒng)的基于Pt的化合物被用作用于氫釋放反應(yīng)的最具活性的電催化劑。但是，Pt相對(duì)稀缺且昂貴。因此，設(shè)計(jì)和合成高效，穩(wěn)定和廉價(jià)的催化劑是水電解領(lǐng)域的前沿課題。

最近，中國(guó)石油大學(xué)(北京)的李振興及其團(tuán)隊(duì)在HER催化劑的制備方面取得了令人興奮的進(jìn)展，該方法使用簡(jiǎn)單的一鍋法合成超小型中空三元合金納米粒子包括PtNiCu納米顆粒，PtCoCu納米顆粒和CuNiCo納米顆粒。在合成過(guò)程中，置換反應(yīng)和氧化蝕刻在空心結(jié)構(gòu)的形成中起著重要作用。PtNiCu納米粒子的平均尺寸僅為5 nm，僅包含10%的Pt。獨(dú)特的中空結(jié)構(gòu)和大的比表面積增加了表面原子的暴露程度，提供了豐富的活性中心，并使PtNiCu納米粒子表現(xiàn)出出色的電催化活性和穩(wěn)定性。在堿性電解質(zhì)中，中空的PtNiCu納米粒子在10 mA cm -2時(shí)的超電勢(shì)低至28 mV，而RHE的Tafel斜率為52.1 mV dec -1，低于商業(yè)Pt / C。此外，它的質(zhì)量活性是商業(yè)Pt / C系統(tǒng)的質(zhì)量活性的5.62倍。這有效地降低了鉑基電催化劑的成本，并確保了鉑原子的使用效率更高。

通過(guò)分析鍵合和反鍵合的軌道填充，密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明，PtNiCu納米粒子的ΔGH*為0.05 eV，接近于零。在放氫反應(yīng)(HER)反應(yīng)過(guò)程中，不同金屬與氫中間體(H *)的鍵合強(qiáng)度順序?yàn)镻t> Co> Ni> Cu。因此，中空PtNiCu納米粒子的優(yōu)異HER性能可歸因于三種金屬與H *之間的適度協(xié)同相互作用。將理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合，這項(xiàng)工作為低成本和高性能HER催化劑的設(shè)計(jì)和制備提供了新的策略。