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Angew.Chem. 狄拉克半金屬--用于研究催化劑表面性質(zhì)及催化作用的理想模型

通訊作者：Li Guowei、孫巖、Claudia.Felser

通訊單位：馬克斯普朗克固體化學(xué)物理研究所

電導(dǎo)率，載流子遷移率和合適的吉布斯自由能是決定用于析氫反應(yīng)（HER）的電催化劑性能的重要標(biāo)準(zhǔn)。然而，將這些因素組合到同一個(gè)化合物材料上顯然是具有相當(dāng)大的難度。

拓?fù)浒虢饘偈且环N不同于拓?fù)浣^緣體的新型拓?fù)潆娮討B(tài)，其具有特殊拓?fù)涞谋砻鎽B(tài)（費(fèi)米弧、鼓膜表面態(tài)）、奇異的磁輸運(yùn)性質(zhì)（如負(fù)磁阻、巨磁電阻）以及極高的載流子遷移率等優(yōu)點(diǎn)。過(guò)往的研究證明拓?fù)浒虢饘俨牧鲜菨撛诘拇呋瘎?/span>

馬克斯普朗克固體化學(xué)物理研究所的Claudia.Felser、孫巖、Li Guowei最近發(fā)現(xiàn)的狄拉克結(jié)弧半金屬PtSn4是一種優(yōu)質(zhì)的HER電催化劑。

Angew.Chem. 狄拉克半金屬--用于研究催化劑表面性質(zhì)及催化作用的理想模型

催化劑PtSn4表現(xiàn)出與Pt催化劑同樣的電催化活性，在100 mV下，PtSn4的每個(gè)活性位點(diǎn)的轉(zhuǎn)換頻率（TOF）為1.54 H2 s-1。該化合物具有超高的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)Pt的使用量顯著降低，使其成為替代Pt催化劑的理想選擇。同時(shí)，該催化劑具有高的載流子遷移率和電導(dǎo)率，這主要?dú)w因于具有高的無(wú)質(zhì)量Dirac費(fèi)米子傳輸速度，有利于催化過(guò)程中快速的電荷轉(zhuǎn)移，從而提升了HER動(dòng)力學(xué)速率。這些結(jié)果表明，PtSn4塊狀單晶是一種新型高效電催化劑，也突出了其在催化機(jī)理研究和現(xiàn)實(shí)工業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。