俞书宏院士Angew.：Ni/V2O3异质结催化剂助力碱性HOR

碱性燃料电池可以采用无Pt基金属（PGM-free）催化剂和廉价的双极板，从而进一步降低成本。随着PGM-free氢氧化反应（HOR）催化剂的探索，Ni基化合物被认为是最有前途的碱性氢氧化反应催化剂。

基于此，中国科学技术大学俞书宏院士（共同通讯作者）等人报道了一种通过形成镍-钒氧化物（Ni/V₂O₃）异质结激活Ni的界面工程，在碱中进行高效的HOR催化。优化后的Ni/V₂O₃催化剂具有0.038 mA cm^-2的高本征活性和优异的稳定性。

通过DFT计算，作者研究了反应中间体在HOR过程中的吸附能。作者首先优化了Ni(110)、Ni(110)/V₂O₃和V₂O₃作为代表性催化表面的催化剂模型进行计算，因为它们是HR-TEM研究显示的暴露面。

DFT结果显示Ni(110)表面的HBE为-0.61 eV，该HBE强度过大，导致Volmer步骤形成H₂O的高能垒。对于Pt催化剂，虽然其HBE值为-0.47 eV是合适的，但Pt(111)表面的OHBE太弱。

DFT计算进一步表明，Ni/V₂O₃催化剂具有接近Pt(111)的优化HBE值，并且相对于Pt(111)具有更强的OHBE。因此，Ni/V₂O₃催化剂具有近乎最佳的HBE和OHBE，加速了HOR动力学。

作者还计算了V₂O₃催化剂的HBE和OHBE，V₂O₃催化剂的HBE太弱，约为-0.24 eV，难以吸附氢分子。因此，实验和理论研究表明，Ni/V₂O₃异质结界面可以优化氢和羟基中间体的吸附，从而协同促进碱性电解质中HOR的活性。

Interfacial Engineering of Ni/V₂O₃ Heterostructure Catalyst for Boosting Hydrogen Oxidation Reaction in Alkaline Electrolytes. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202217275.

https://doi.org/10.1002/anie.202217275.