研究背景与内容
绿色氢是利用太阳能或风能等可再生能源通过水电解生产的，是一种具有多种用途的关键资源。它是通过燃料电池发电的关键成分。析氢反应(HER)代表了整个水分解过程的阴极一半，大量的氢化物形成的过渡金属配合物已经被报道加速了这一转变。将分子电催化剂固定在导电电极上是提高其相对于类似分子化合物的整体活性的一种有吸引力的策略。
在这项研究中，作者报道了自组装的二维纳米片石墨烯纳米带(GNR-2DNS)和含有Rh基析氢反应催化剂(RhGNR-2DNS)的类似物在导电电极上固定的界面电化学。作者利用电化学和x射线吸收光谱电化学方法进一步研究了RhGNR-2DNS的HER机理，并将其与均相分子模型化合物进行了比较。
本文要点
要点1. 作者研究了石墨烯纳米带(GNRs)通过非共价相互作用将分子催化剂固定在电极表面。这些GNRs是用自下而上的合成方法合成的，Sinitskii和同事首次报道了这种合成方法。在这项研究中，作者研究了GNR二维纳米片(GNR-2DNS)和RhGNR二维纳米片(RhGNR-2DNS)的电化学行为及其对HER的活性。
要点2. 测试结果证明了GNR-2DNS与GC电极强耦合，而RhGNR-2DNS则没有。然而，RhGNR-2DNS是HER的活性电催化剂，并且比其分子类似物在更广泛的水pH条件下起作用。以PCET为载体的联嘧啶基配体显著改变了Rh位点的活性，并为RhGNR-2DNS提供了改进的催化作用。
图1：a) bpm、Rh-bpm、GNR-2DNS和RhGNR-2DNS的吸收光谱(上图，以溶液紫外-可见吸收方式收集的光谱)(下图，通过光热偏转光谱(PDS)在沉积膜上收集的光谱)。b) bpm、Rhbpm、Flake和Rh-Flake的TD-DFT谱。垂直线表示预测的电子跃迁。c)具有代表性电荷分布的最低能量电子跃迁轨道。
图5：a)模型化合物和b)基于GNRs的样品在pH值为2和13时的线性扫描伏安图(LSVs)。参考LSVs与NHE，并分别以100 mV/s的扫描速率在玻璃碳工作电极上以Ag/AgCl和Pt丝为基准和对电极记录LSVs。
参考文献：Erik J. Askins, Abdul Sarkar, Pouyan Navabi. et al. Interfacial Electrochemistry of Catalyst-Coordinated Graphene Nanoribbons. JACS. (2024).
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c05250
第一作者：Erik J. Askins
通讯作者：Ksenija D. Glusac
通讯单位：伊利诺伊大学
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