理学院先进储能材料与技术兵团实验室光电新能源团队在新型电催化制氢催化剂研制及其催化机制探究方面取得重要研究进展，研究结果以“High dispersion Pd nanoclusters modified sulfur-rich vacancies ZnIn2S4 for high-performance hydrogen evolution”（高分散钯纳米团簇修饰富硫空位ZnIn2S4用于高性能析氢）在材料科学领域杂志Applied Surface Science上发表（中科院2区，IF=6.3）。
氢能被认为是替代化石能源的清洁能源。析氢反应（HER）是一种可持续的氢能源生产方式。然而，用于析氢反应的商用铂(Pt)催化剂价格昂贵且稀缺，无法完全满足未来市场的需求。钯(Pd) 丰度高于Pt，具有很强的化学稳定性。钯纳米团簇对H2的固有亲和力和选择性、快速吸附动力学和氢化物形成可逆性，具有很高的HER催化活性，可以作为理想的HER活性中心。ZnIn2S4 (ZIS)是一种典型的三元硫系化合物，具有良好的H吸附特性和良好的腐蚀性能，是一种很有前景的HER的催化剂。本研究将7.5 wt%的Pd纳米团簇(2-5 nm)高分散稳定在ZIS纳米片上，发现在低温退火过程中，Pd团簇的存在可以使得ZIS的形貌和结构保持的同时产生更多的S空位，并且有助于提高ZIS上S原子的催化能力，激活ZIS基表面的活性。
该工艺制备的Pd/ZIS展现出优异的电催化HER性能：当电流密度为10 mA cm-2时，Pd/ZIS-T样品的传递电位可达25 mV(相对于RHE)，Pt/C低于32 mV, Tafel斜率仅为33 mV / dec-1，反应速率更快，在10 mA cm-2下可稳定输出100 h以上。本研究的相关结果对探索新型电解水制氢催化剂具有一定的参考意义。
本文的第一作者为理学院2020级硕士研究生王王迪和兰州大学博士研究生杨红岑，通讯作者为理学院侯娟教授及“绿洲学者”彭尚龙教授。近年来，该团队围绕国家“3060”战略目标、立足新疆资源禀赋特色，开展清洁能源综合利用研究，研究成果发表在Journal of Energy Chemistry、Chemical Engineering Journal、Journal of Colloid And Interface Science、Journal of Materials Chemistry A、Nanoscale等TOP期刊，相关研究得到了国家自然科学基金项目、兵团重点领域科技攻关项目及兵团人才项目等的资助。
（通讯员：侯娟 彭尚龙 郜建锐 巩芮君）
