近日，我院青年教师曹晓飞以第一作者、西安石油大学机械工程学院为第一单位，在材料科学领域国际权威期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一区， TOP期刊）上发表了题为《Design of ion-doped Mn–P catalysts for enhanced hydrogen evolution: From computation to experiment》的研究成果。我院田静卓博士为共同第一作者，刘亚莉博士、程嘉瑞副教授为参与作者。

电解水制氢是最具潜力的绿色制氢技术之一，但贵金属催化剂（如Pt）的高成本与稀缺性严重制约了其规模化应用。因此，发展低成本、高效的非贵金属替代催化剂是推动绿氢产业化的关键。异质离子掺杂是调控非贵金属催化剂的电子结构，提升析氢活性的有效策略。然而，传统实验筛选方法缺乏对电子描述符与催化活性之间量化关系的深入认识，导致高性能催化剂的设计仍依赖经验试错。

针对上述问题，本研究将密度泛函理论计算与符号回归方法相结合，系统考察了不同金属离子掺杂Mn-P型催化剂的几何参数、电子参数及热力学参数，揭示了电子参数与氢吸附自由能之间的定量关系。据此得到的活性描述符ΔG_H* = 0.45ΔΦ/0.52ε_d-0.25，明确了施主和受体间的功函数差值（ΔΦ）和d带中心（ε_d）是调控析氢性能的主要电子参数。为了进一步验证理论预测的准确性，通过实验合成了三种代表性掺杂结构，并进进行了电化学性能测试，实验结果与理论预测保持一致。该研究揭示了析氢催化剂电子结构与析氢活性之间的内在关联，建立了基于关键电子参数的活性描述符，为高效非贵金属电解水析氢催化剂的快速筛选与理性设计提供了理论依据。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013794426002882