铱钴合金可向表面活性位点转移电子,铱钴合金表面包覆的氮掺杂的石墨烯层类似“铠甲”,利于防止合金内核被酸腐蚀。作为酸性析氢电催化剂(其中铱的含量仅为1.56wt.%),其塔菲尔斜率仅为23mV/dec,达到10mA/cm2电流密度时其过电位仅为24mV,显示出与商用的20%Pt/C电催化剂可比的电催化析氢性能。密度泛函理论模拟计算发现,氮掺杂原子近邻的碳原子是电催化反应的活性位点,铱的引入促进了电子向类石墨烯层表面迁移,降低了活性位点的氢吸附自由能。材料的表面结构表征和元素成分成像分析等,揭示了氮元素掺杂量的增加以及铱元素在合金内核表面的富集有利于催化剂性能的提升。该工作为今后寻找更为廉价、高效的电催化析氢催化剂提供了新思路。
研究工作得到了国家自然科学基金委、中科院和教育部中央高校基本科研业务费等的支持。