Como o hidrogênio combustível tem alta densidade de energia e não polui o meio ambiente, agora mostrou o potencial para substituir a energia fóssil. A reação de evolução de hidrogênio (HER) é um dos métodos de produção de hidrogênio mais promissores como uma meia-reação da eletrólise da água. Atualmente, compostos tradicionais à base de Pt são usados ​​como os eletrocatalisadores mais ativos para reações de evolução de hidrogênio. Contudo, Pt é relativamente escasso e caro. Portanto, projetar e sintetizar altamente eficiente, estábulo, e catalisadores baratos são um tópico de fronteira no campo da eletrólise da água.

Recentemente, Zhenxing Li e sua equipe da China University of Petroleum (Pequim) fizeram um progresso empolgante na preparação de seus catalisadores, usando um método simples de um único recipiente para sintetizar nanopartículas de liga ternária oca ultrapequena, incluindo nanopartículas de PtNiCu, Nanopartículas de PtCoCu e nanopartículas de CuNiCo. Durante a síntese, a reação de deslocamento e a corrosão oxidativa desempenharam papéis importantes na formação de estruturas ocas. O tamanho médio das nanopartículas de PtNiCu é de apenas 5 nm e contém apenas 10% de Pt. A estrutura oca única e a grande área de superfície específica aumentam o grau de exposição do átomo da superfície, fornecem centros ativos abundantes, e fazer com que as nanopartículas de PtNiCu exibam excelente atividade eletrocatalítica e estabilidade. Em eletrólito alcalino, o potencial excessivo de nanopartículas ocas de PtNiCu a 10 mA cm ^-2 é tão baixo quanto 28 mV versus RHE com uma inclinação Tafel de 52,1 mV dec ^-1 , que foi inferior ao do Pt / C comercial. Além disso, sua atividade de massa é 5,62 vezes maior do que a do sistema comercial Pt / C. Isso reduz efetivamente o custo dos eletrocatalisadores à base de platina e garante que os átomos de platina sejam usados ​​com mais eficiência.

Ao analisar a ligação e preenchimento orbital anti-ligação, os cálculos da teoria funcional da densidade (DFT) mostram que o ΔGH * das nanopartículas de PtNiCu é 0,05 eV, que está perto de zero. No processo de reação da reação de evolução de hidrogênio (HER), a força de ligação de diferentes metais ao intermediário de hidrogênio (H *) era da ordem de Pt> Co> Ni> Cu. Assim, o excelente desempenho de HER de nanopartículas ocas de PtNiCu pode ser atribuído a interações moderadamente sinérgicas entre os três metais e o H *. Combinando cálculos teóricos com dados experimentais, este trabalho fornece uma nova estratégia para o projeto e preparação de catalisadores HER de baixo custo e alto desempenho.