北京时间2025年3月18日凌晨，东北师范大学化学学院朱广山、景晓飞与贾江涛团队在Matter期刊上发表了一篇题为“Binder-free Pt/PAF membrane electrodes for durable, high-current-density hydrogen evolution”的研究成果。

该研究报道了一种实用且可扩展的策略，通过使用多孔芳香骨架（PAFs）膜替代商业Nafion粘合剂，制备了极其稳定的铂基电极。这种设计不仅使铂纳米催化剂完全暴露，还实现了更快的电子和质量传输。所有电极均表现出优异的HER性能，在安培级电流密度下连续运行超过1000小时而活性不减。通过在多孔框架中精确布置锚定铂的硫功能团，实现了电催化剂的均匀分布，即使在强碱性环境中也能持续产氢。本研究可能揭示构建稳健电解槽的途径，有利可再生燃料的加速发展。

论文的通讯作者为景晓飞副教授、贾江涛教授、朱广山教授，第一作者为李佳恢博士。

氢气作为一种无碳的可再生能源，是替代化石燃料的理想之选。氯碱工业及水裂解是制备氢气的主要途径。尽管目前已开发出众多高效的HER电催化剂，但铂（Pt）及其Pt基电极材料凭借其出色的稳定性和可靠的长期应用性，被公认为HER的首选材料。然而在电极制备过程中Nafion通常被作为粘合剂，这会引发一系列问题，如Nafion聚合物会包埋部分活性位点，难以实现Pt催化剂的均匀分散，Pt纳米颗粒容易聚集，以及负载量较高等。

基于此，该团队通过光引发的硫醇-炔点击反应，合成多孔芳香骨架（PAFs）材料作为负载，制备了无粘结剂膜电极用于高效HER。利用硫官能团锚定铂进行精确定位，获得了独特的膜电极结构，使活性的Pt²?和Pt?同时“植入”PAF膜的内部和表面。获得的Pt/PAF膜电极表现出高HER活性，在安培级电流密度下连续运行超过1000小时而活性不减。

图1：Nafion粘结电极和PAFs膜电极示意图。

图2：PAF-260、PAF-261和PAF-264的合成策略及表征。

图3：PAF膜电极的制备流程及表征。

图4：不同Ar⁺溅射时间下Pt@PAF-260-m/NF的XPS深度剖面分析。

图5：Pt@PAF-m/NF电极的HER性能。

该研究报道了一种用PAFs代替商用Nifion制备无粘接剂膜电极策略。这种策略利用有机单体中S原子的与金属的配位作用，有效提升了PAFs膜与NF和Pt NPs间的作用力，从而提升了PAFs膜的催化性能和稳定性。该研究策略可有效应用于多种催化金属的PAFs膜电极的制备，为拓宽膜电极的构筑及应用领域奠定基础。（来源：科学网）

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.matt.2025.102047