近日,我院硕士生简希颖在林怀俊教授的指导下,研究了非晶态Cu-W合金的电解水制氢催化性能,相关工作以“Amorphous Cu–W Alloys as Stable and Efficient Electrocatalysts for Hydrogen Evolution”为标题发表在一区TOP期刊ACS Catalysis(美国化学学会,一区TOP,IF:12.9),简希颖为第一作者,林怀俊教授和高庆生教授为共同通讯作者,合作者还有西安工业大学潘洪革教授、杨亚雄副教授、李政隆副教授和复旦大学张文彪博士后。
金属Cu和金属W在平衡条件下是不完全互溶体系,且由于它们的氢吸附吉布斯自由能(ΔGH)绝对值都很大,不适用于析氢反应(HER)催化剂。然而,当CuW处于长程无序的非晶态结构时,可以获得合适的的ΔGH。本研究通过磁控溅射法制备了非晶态Cu-W合金。发现当成分为Cu50W50 时,可获得最佳的HER 催化性能。在1 M KOH、10 mA cm-2 的电流密度下过电位仅为65 mV。密度泛函理论计算表明,与纯铜和纯钨相比,非晶态Cu50W50合金的ΔGH接近于零。此外,非晶态Cu50W50 合金在100 mA cm-2 电流密度下可持续催化HER反应200 小时而没有明显的成分降解,这显示出了材料的优异耐久性。该材料可以作为高效的非贵金属电解水析氢催化剂使用,并为制备完全不互溶体系非晶合金提供了新思路。