筑波大学Yoshikazu Ito课题组--质子穿透控制石墨烯覆盖的非贵金属在电化学制氢反应中的催化活性

覆盖石墨烯是一种很有前途的方法来实现酸稳定，非贵金属催化析氢反应(HER)。优化石墨烯覆盖层的数量和化学掺杂产生的缺陷的密度对于实现耐腐蚀性和催化活性之间的平衡至关重要。在这里，我们研究了电荷转移和质子穿过石墨烯层的渗透，对酸性电解质中非贵金属Ni和Cu的HER机理的影响。我们发现，增加石墨烯覆盖层的数量会显着改变Ni和Cu的HER性能。通过电化学实验和模拟探索的质子渗透，揭示了石墨烯覆盖的催化剂的HER活性受质子渗透的程度控制，且质子渗透程度取决于覆盖石墨烯的层数。

Fig. 1 石墨烯覆盖的非贵金属催化剂和石墨烯的表征。

Fig. 2 石墨烯覆盖的Cu和Ni板的HER活性。

Fig. 3 H型电池的制造和质子穿过石墨烯层的电化学性能。

Fig. 4 HER活性与质子穿透石墨烯层之间的普遍相关性。

Fig. 5 DFT计算。

Fig. 6 石墨烯覆盖的非贵金属催化剂的HER机理示意图。

研究成果于2021年由筑波大学Yoshikazu Ito课题组，发表在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。