工业大规模电解水制取氢气的关键问题是开发能够在高电流密度和低过电位下良好工作的环境友好型电催化剂。由于二维（2D）石墨炔（GDY）在化学结构上的独特优势和炔键的强还原性，实现了单晶Pd（111）量子点（Pd QDs）的高选择性原位生长。基于此，中科院化学研究所李玉良院士和何峰副研究员、山东大学薛玉瑞教授（共同通讯作者）等人报道了钯（Pd）金属点在低温下以可控的方式均匀而密集地分布在GDY表面（GDY-Pd1）上，无需添加额外的还原剂。在文中，作者选择了使用GDY作为支撑材料，在没有任何配体和模板辅助的情况下，绿色选择性地合成了锚定在GDY上的单晶Pd(111)量子点，即GDY-Pd1单晶催化剂。通过实验和理论结果表明，2D GDY 构建具有准确结构、明确价态、促进电荷转移能力和增强析氢反应（HER）电导率的高选择性和活性电催化剂提供了一种理想平台。值得注意的是，该GDY-Pd1单晶催化剂可以在仅201 mV和261 mV的低过电位下达到500 mA cm-2和1000 mA cm-2的电流密度，并且具有很高的长期稳定性，优于大多数已报道的催化剂。同时，该催化剂在1000 mA cm-2以上的高电流密度下表现出良好的HER催化活性和稳定性。结果表明，2D DGY是可控合成具有明确表面和结构的金属量子点的极好载体，具有实现大规模制备的潜力。该研究向工业制氢迈出了关键一步。总之，该方法制备的催化剂完全符合之前对环保、尺寸均匀、合成方法简单的期望，以及实现无污染大规模制备的潜力，且明确的生长机理，为可控、简单以及高质量制备的工业电催化剂。Controlled Growth of Single-Crystal Pd Quantum Dots on 2D Carbon for Large Current Density Hydrogen Evolution. Adv. Funct. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adfm.202111501.https://doi.org/10.1002/adfm.202111501.
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