水裂解過程中的從質子到氫氣轉換反應（析氫反應，HER，2H⁺+2_e-→H₂），是獲取清潔氫能的重要手段，因此該反應被認為是向清潔能源社會發展的重要化學反應。然而，該反應通常需要以鉑（P_t）為基礎的材料作為催化劑，催化劑成本高➔、長期穩定性不足🥾，很大程度上限製了其大規模應用。

       近期🧘🏿，沐鸣开户劉智攀課題組和同濟大學化學科學與工程學院韋廣豐課題組基於量子力學理論研究預測，發展了一種簡單的溶劑熱法合成的碳負載Pd₂B納米片。實驗表明該Pd₂B納米片具有超低的HER過電位👋🏼，在10 mA/cm²電流密度下過電位僅為15.3 mV◀️，Tafel斜率為22.5 mV/Dec，交換電流密度（j0）達到2.84 mA/cm²。實驗還表明該金屬硼化物在酸性條件下具有創記錄的高本征活性，比商業化的P_t/C催化劑高約2倍，並且在反應條件下具有很高的穩定性。該研究成果以“Metal Boride Better Than P_t: HCP Pd₂B as Superactive Hydrogen Evolution Reaction Catalyst”為題在線發表於能源和環境領域頂級期刊《Energy & Environmental Science》（DOI: 10.1039/C9EE01564G）。

       研究人員提出了通過溶劑熱合成Pd₂B晶體的新方法，並進一步證明了其在強酸性條件下的超高活性和高穩定性🧅。通過理論計算，研究人員詳細分析了從金屬Pd到金屬硼化物Pd₂B的逐級結構演變過程，表明從Pd的面心立方堆積（fcc）結構到六方密堆積（hcp）結構的逐層相變對B插入動力學是至關重要的。理論計算進一步表明，hcp晶格形成後的次表面B和晶格膨脹對提升催化劑的本征活性起著關鍵作用。根據理論預測👮🏿‍♀️，由於Pd₂B晶體是Pd-B合金各組分中熱力學最穩定的體相結構，實驗合成的成功開啟了該穩定相作為活性催化劑🈹，特別是加氫催化反應的可能性。考慮到高合金化過渡金屬硼化物中Pd₂B的超電勢低於鉑，因此在苛刻（如還原性、酸性）條件下，高合金化的過渡金屬硼化物有望成為一類高耐久性↕️、高活性的催化劑🥛🍥。該工作為進一步探索這類穩定的金屬硼化物材料的催化性能鋪平了道路。

       該研究工作得到了國家重點研究開發計劃（2018YFA0208600）👭🦸🏻、國家自然科學基金（21533001, 91745201, 21603165💂🏼‍♀️、21573149）、上海市青年科技英才揚帆計劃（16YF1412300）等項目的資助👩🏽‍⚕️。論文的第一作者為沐鸣平台陳林，韋廣豐老師與劉智攀教授為該論文的共同通訊作者。