Debido a que el combustible de hidrógeno tiene una alta densidad energética y no contamina el medio ambiente, ahora ha demostrado el potencial para reemplazar la energía fósil. La reacción de desprendimiento de hidrógeno (HER) es uno de los métodos de producción de hidrógeno más prometedores como media reacción de la electrólisis del agua. En la actualidad, Los compuestos tradicionales basados ​​en Pt se utilizan como los electrocatalizadores más activos para las reacciones de desprendimiento de hidrógeno. Sin embargo, La Pt es relativamente escasa y cara. Por lo tanto, diseñando y sintetizando altamente eficientes, estable, y los catalizadores económicos son un tema de frontera en el campo de la electrólisis del agua.

Recientemente, Zhenxing Li y su equipo de la Universidad del Petróleo de China (Beijing) han logrado un progreso emocionante en la preparación de sus catalizadores, utilizando un método simple de un solo recipiente para sintetizar nanopartículas de aleación ternaria huecas ultrapequeñas, incluidas las nanopartículas de PtNiCu, Nanopartículas de PtCoCu y nanopartículas de CuNiCo. Durante la síntesis, la reacción de desplazamiento y el grabado oxidativo jugaron un papel importante en la formación de estructuras huecas. El tamaño medio de las nanopartículas de PtNiCu es de solo 5 nm y contiene solo un 10% de Pt. La estructura hueca única y la gran superficie específica aumentan el grado de exposición del átomo de la superficie, proporcionar abundantes centros activos, y hacen que las nanopartículas de PtNiCu exhiban una excelente actividad electrocatalítica y estabilidad. En electrolito alcalino, el sobrepotencial de las nanopartículas huecas de PtNiCu a 10 mA cm ^-2 es tan bajo como 28 mV frente a RHE con una pendiente Tafel de 52,1 mV dec ^-1 , que fue menor que los de Pt / C comercial. Además, su actividad de masa es 5,62 veces mayor que la del sistema comercial de Pt / C. Esto reduce efectivamente el costo de los electrocatalizadores basados ​​en platino y asegura que los átomos de platino se utilicen de manera más eficiente.

Al analizar el relleno orbital de unión y antienlazamiento, Los cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) muestran que el ΔGH * de las nanopartículas de PtNiCu es 0.05 eV, que está cerca de cero. En el proceso de reacción de la reacción de desprendimiento de hidrógeno (HER), la fuerza de unión de diferentes metales al intermedio de hidrógeno (H *) fue del orden de Pt> Co> Ni> Cu. Por lo tanto, El excelente rendimiento de HER de las nanopartículas huecas de PtNiCu se puede atribuir a interacciones moderadamente sinérgicas entre los tres metales y H *. Combinando cálculos teóricos con datos experimentales, este trabajo proporciona una nueva estrategia para el diseño y preparación de catalizadores HER de bajo costo y alto rendimiento.