近期磁共振中心陈守顺教授，韩新豹研究员与兰州大学电镜中心彭勇教授，云南大学张宏课题组合作，发展了一种普适性的“闭孔金属有机框架材料表面化学限域”策略，制备了充分暴露的亚纳米PtW双金属团簇用于高效碱性HER电催化，该工作发表在了ACS Nano上。

图一：充分暴露的亚纳米PtW双金属团簇制备与表征

亚纳米尺度上的双金属簇 (SBC)被视为单原子催化剂 (SAC) 和 超小双金属纳米粒子（UBN） 之间的过渡态。SBCs 可实现接近 100% 的原子利用效率，而与 SAC 相比，其拥有的双金属协同效应可以获得更高的总体催化活性。虽然一些UBN和 SBCs 已成功在微孔沸石或多孔氧化物，碳等材料上制备，但所得材料通常存在传质性能差或活性位点暴露不足的问题。POM 是一类分子级别离散的纳米多阴离子簇，不仅可以直接用作催化剂，还可以用来作为构建催化剂的分子平台。MOF特别是沸石咪唑骨架材料(ZIF)被广泛用于制备多孔碳来负载金属催化剂，具有高孔隙率和良好的导电性，同时拥有分散良好的活性位点，并且可以保留部分或大部分母体 MOF形貌。然而，不可控的热解MOFs的过程会形成含有大量无序微孔的碳材料,而且部分金属位点会被碳基质遮挡或包覆，导致整体催化活性降低。本文利用无孔且带正电的[ZnATZ]²⁺ MOF作为载体与带负电的PtW POM相结合，制备了负载有高度分散且完全暴露的PtW SBCs催化剂PtW/NC， PtW/NC催化剂在碱性HER电催化展现出了优异的催化活性和稳定性，10 mA cm^‒2的电流密度下表现出4 mV的超低过电位、29 mV dec^‒1的塔菲尔斜率以及140小时的长期稳定性。在100 mV的过电位下，PtW/NC中的Pt质量活性是商用Pt/C（20 wt%）的34倍，是迄今为止报道的活性最高的HER催化剂之一。

该工作得到了国家自然科学基金项目（No. 22105091，No. 22171113）和中央高校基本科研业务费专项基金项目（No. (lzujbky-2023-ey04）资助。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.4c13743