覆蓋石墨烯是一種很有前途的方法來實現酸穩定，非貴金屬催化析氫反應(HER)。優化石墨烯覆蓋層的數量和化學摻雜產生的缺陷的密度對于實現耐腐蝕性和催化活性之間的平衡至關重要。在這里，我們研究了電荷轉移和質子穿過石墨烯層的滲透，對酸性電解質中非貴金屬Ni和Cu的HER機理的影響。我們發現，增加石墨烯覆蓋層的數量會顯著改變Ni和Cu的HER性能。通過電化學實驗和模擬探索的質子滲透，揭示了石墨烯覆蓋的催化劑的HER活性受質子滲透的程度控制，且質子滲透程度取決于覆蓋石墨烯的層數。
Fig. 1 石墨烯覆蓋的非貴金屬催化劑和石墨烯的表征。
Fig. 2 石墨烯覆蓋的Cu和Ni板的HER活性。
Fig. 3 H型電池的制造和質子穿過石墨烯層的電化學性能。
Fig. 4 HER活性與質子穿透石墨烯層之間的普遍相關性。
Fig. 5 DFT計算。
Fig. 6 石墨烯覆蓋的非貴金屬催化劑的HER機理示意圖。
研究成果于2021年由筑波大學Yoshikazu Ito課題組，發表在Nature Commun.（https://doi.org/10.1038/s41467-020-20503-7）上。原文：Catalytic activity of graphene-covered non-noble metals governed by proton penetration in electrochemical hydrogen evolution reaction。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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