通讯作者：Xiu-Li Lu, Tong-Bu Lu

通讯单位：天津理工大学

研究内容：

金属纳米团簇的催化活性与其载体有很大关系，但相关知识很缺乏。作者构建了多孔TiO₂纳米片负载铂团簇的材料体系。文中指出，氧空位丰富的V_O-rich Pt/TiO₂和氧空位缺乏的V_O-deficient Pt/TiO₂表现出了不同的析氢反应的催化性能。V_O-rich Pt/TiO₂的催化活性达到45.28 A mg_Pt^–1，是V_O-deficient Pt/TiO₂的16.7倍，是Pt/C的58.8倍，DFT计算和原位拉曼光谱测试显示富氧空位的多孔氧化钛可以同时实现氧化钛载体到铂簇的可逆电荷转移和增强的从铂簇到氧化钛载体的氢溢出，这有利于富电子的铂团簇将质子还原为吸附态的H，同时加速氢从铂团簇活性位点上的脱附，这二者都会加速析氢反应。作者的工作高效析氢反应催化剂的理性设计提供的新策略。

要点一：

氧空位丰富的V_O-rich Pt/TiO₂和氧空位缺乏的V_O-deficient Pt/TiO₂分别通过Pt²⁺和Pt⁴⁺合成。通过ESR，XPS和DFT计算，研究了二者的电子结构和化学状态。

要点二：

V_O-rich Pt/TiO₂具有优异的催化性能，其催化活性达到45.28 A mg_Pt^–1，是V_O-deficient Pt/TiO₂的16.7倍，是商用Pt/C的58.8倍。通过DFT计算和原位Raman光谱的研究，证明了TiO₂载体氧空位促进了氢溢出，进而促进了析氢反应。

图1 (a) V_O-rich Pt/TiO₂和V_O-deficient Pt/TiO₂的合成示意图，(b)TiO-CN，(c)多孔TiO₂，(d) V_O-deficient Pt/TiO₂的透射电镜照片，(e)HADDF-STEM照片，(f)相应铂团簇的尺寸分布，(g) V_O-rich Pt/TiO₂元素分布。

图2 (a) 氧空位的电子自旋共振谱，(b) Ti 2p和(c)Pt 4f 的光电子能谱，(d) 差电荷密度分析，(e，f) PDOS图像。

图3 (a)在0.5 M H₂SO₄中的极化曲线，(b)催化活性柱状图，(c)Tafel图，(d)EIS表征，(d)极化曲线，(d)长期运行表征。

图4 (a)优化的几何结构和相应的DFT计算的自由能，(b)不同时间下的原位Raman光谱，(c) E_g(1)模式下的放大图，(d-f)原位Raman光谱。

参考文献

Zhen-Wei Wei†, Hong-Juan Wang†, Chao Zhang, Kun Xu, Xiu-Li Lu,* and Tong-Bu Lu*. Reversed Charge Transfer and Enhanced Hydrogen Spillover in Pt Nanoclusters Anchored on Titanium Oxide with Rich Oxygen Vacancies Boost Hydrogen Evolution Reaction. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 5931-5936 (注：† 共同一作，*通讯作者)