Brief background

近幾十年間，世界能源消耗量大幅增加。氫，可通過水裂解和少量的外部能量來獲得，作為一種清潔能源正獲得大量關(guān)注。貴金屬（和含貴金屬的材料）在水裂解時表現(xiàn)出高的電催化性能，但其稀缺性和高成本限制了大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用，開發(fā)出高效率、低成本的電催化劑迫在眉睫。拓撲半金屬的發(fā)現(xiàn)為開發(fā)高性能電催化劑提供了新的可能性。拓撲催化劑主要優(yōu)勢在于它們不依賴于高活性的貴金屬元素，完全利用拓撲體態(tài)和非平庸表面態(tài)特征實現(xiàn)優(yōu)異的電子導(dǎo)電性、高的電子遷移率、高表面活性和適當?shù)姆肿游侥埽M而獲得高的電催化性能。相關(guān)成果以題為“Excellent catalytic performance toward the hydrogen evolution reaction in topological semimetals”的綜述性文章發(fā)表在EcoMat上，通訊作者為河北工業(yè)大學(xué)張小明副教授、西南大學(xué)王嘯天副教授、澳大利亞伍倫貢大學(xué)程振祥教授。

Problems addressed

該工作系統(tǒng)地總結(jié)了拓撲半金屬在電催化析氫反應(yīng)中的研究進展，對比了各種拓撲半金屬的物理模型，闡明了拓撲電子特性在電催化反應(yīng)中的作用機制，展望了這個領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)和未來的研究重點。

Major highlights

本文根據(jù)近期拓撲半金屬應(yīng)用于電催化析氫反應(yīng)的研究進展，系統(tǒng)總結(jié)了拓撲析氫催化劑的發(fā)展歷程、基本理論、主要結(jié)果與物理機制。重點闡明拓撲催化劑中具有物理內(nèi)涵的拓撲特性和具有化學(xué)內(nèi)涵的催化特性可建立如下關(guān)聯(lián)：i）拓撲半金屬中體能帶線性帶交叉為傳導(dǎo)電子提供了超高遷移率，利于析氫反應(yīng)中的電荷轉(zhuǎn)移；ii）非平庸表面態(tài)使表面對氫的吸附和擴散擁有高活性；iii）非平庸表面態(tài)對外界條件具有魯棒性，利于高催化穩(wěn)定性。

文章信息：

Lirong Wang,Ying Yang, Jianhua Wang, Wei Liu, Ying Liu, Jialin Gong, Guodong Liu, Xiaotian Wang, Zhenxiang Cheng, Xiaoming Zhang, Excellent catalytic performance toward the hydrogen evolution reaction in topological semimetals, EcoMat, 2022; e12316.

原文鏈接：http://doi.org/10.1002/eom2.12316

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審核編輯 ：李倩