氢气（H2）是最有前途的清洁能源之一，而析氢反应（HER）是最有前途的制氢方法之一。目前，用于电催化制氢的最佳固体催化剂是贵金属铂（Pt），但它相对稀少且价格昂贵，不适合大规模生产。因此，设计和合成一种高效，稳定，价格低廉的新型催化剂是非常重要的。最近，中国石油大学（北京）的李振兴研究小组使用一种简单的单罐方法首次合成了三种超小型中空三元合金纳米颗粒：PtNiCu，PtCoCu和CuNiCo。其中，PtNiCu纳米粒子的平均尺寸仅为5nm，仅含有10％的Pt，并且具有出色的电催化活性和稳定性。相关结果发表在美国国家科学院的“国家科学评论”上。 （国家科学评论，NSR）。 （A）中空PtNiCu纳米颗粒的TEM图像，（b）高倍率TEM图像（插图是纳米颗粒的尺寸分布），（c）HRTEM图像，（d）能量谱分析。 （e）XRD模式。 （f）EDX元素映射。 PtNiCu纳米粒子具有独特的中空结构和较大的比表面积，可以充分暴露表面原子并为HER反应提供丰富的活性中心。在碱性电解液中，空心PtNiCu纳米粒子在10mAcm-2处的过电势低至28mV，Tafel斜率是52.1mVdec-1，其质量活性是市售Pt / C的5.62倍。这有效地降低了铂基电催化剂的成本，并确保了铂原子的使用效率更高。中空PtNiCu纳米粒子，市售Pt / C，中空PtCoCu纳米粒子，中空PtCu纳米粒子和Cu纳米粒子在1.0MKOH水溶液中的HER极化曲线。研究人员还使用密度泛函理论（DFT）计算来分析键合和反键合轨道填充，结果表明PtNiCu纳米粒子的ΔGH*为0.05eV，接近于零。在氢析出反应（HER）反应过程中，不同金属与氢中间体（H *）之间的键合强度顺序为Pt> Co> Ni> Cu，中空PtNiCu纳米粒子的优异HER性能来自于这三种金属。 H *之间适度的协同作用。 （A）当Pt-Ni-Cu，Pt-Co-Cu，Pt-Cu和Cu处于平衡电位时的HER自由能图。吸附在（b）Pt-Ni-Cu，（c）Pt-Co-Cu，（d）Pt-Cu和（e）Cu上的H *的电荷密度不同。黄色（蓝色）等值面表示电子密度增加（减少）0.01e /Å-3。以上理论计算和实验数据共同表明，这项工作为低成本，高性能HER催化剂的设计和制备提供了新的策略。