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面對(duì)嚴(yán)重的氣候變化和巨大的能源需求，有效的催化劑在減少化石燃料消耗方面具有重要作用而越來(lái)越重要。其中，水裂解的析氫反應(yīng)（HER）和析氧反應(yīng)（OER）是生產(chǎn)清潔可持續(xù)能源的可行途徑。

基于此，大連理工大學(xué)高峻峰教授（通訊作者）等人報(bào)道了他們通過(guò)PtSe₂中硒（Se）缺陷的原子結(jié)構(gòu)和相關(guān)的掃描隧道顯微鏡圖像，系統(tǒng)地研究了缺陷PtSe₂（d-PtSe₂）單層中各種硒（Se）空位的結(jié)構(gòu)、組成和催化性能，并且詳細(xì)預(yù)測(cè)了不同條件下空位的平衡分?jǐn)?shù)。

大工高峻峰AEM：缺陷工程PtSe2中Se空位的優(yōu)異HER和OER催化性能：從模擬到實(shí)驗(yàn)

作者指出在PtSe₂中引入Se空位后，它們是相當(dāng)穩(wěn)定的。遷移勢(shì)壘超過(guò)3 eV，因此Se空位穩(wěn)定地位于其位置而不擴(kuò)散。同時(shí)，每個(gè)Se空位確實(shí)捕獲了局部電荷，這有利于催化作用。

考慮到水溶劑化效應(yīng)，作者從頭計(jì)算預(yù)測(cè)Se-1V、2V和3V都非常適合HER催化。最重要的是，作者首次發(fā)現(xiàn)Se-2V具有優(yōu)異的OER催化性能，這在Pt基材料中是罕見(jiàn)的。

作者采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)，在773 K溫度下對(duì)Pt箔進(jìn)行直接Se化，制備出有缺陷的PtSe₂。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，使用多晶Pt箔合成的缺陷PtSe₂在HER和OER中都具有優(yōu)異的性能。

理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的良好一致性表明，有缺陷的PtSe₂的HER和OER性能比Pt箔更有效，是一種優(yōu)異的雙極催化劑。該研究不僅為尋找良好的催化劑提供了理論和實(shí)驗(yàn)協(xié)同研究的基礎(chǔ)，而且促進(jìn)了PtSe₂在水分解中的應(yīng)用。

Excellent HER and OER Catalyzing Performance of Se-Vacancies in Defects-Engineered PtSe₂: From Simulation to Experiment. Adv. Energy Mater., 2021, DOI: 10.1002/aenm.202102359.

https://doi.org/10.1002/aenm.202102359.

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