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廈大EES:Mo-Ru NSAs實現高性能雙功能氫催化

專題網友投稿2022-11-19A+A-

廈大EES:Mo-Ru NSAs實現高性能雙功能氫催化

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開發用于析氫/氧化反應(HER/HOR)的高性能雙功能電催化劑,對于高效利用氫能具有重要意義?;诖?, 廈門大學黃小青教授、張橋保教授和韓佳甲助理教授(共同通訊作者)等人 報道了一類獨特的Mo改性Ru納米片(Mo-Ru NSAs)催化劑,其中Mo具有金屬Mo原子和MoO 3 的獨特構型。
測試發現,Mo-Ru NSAs在1 M KOH中當電流密度為10 mA/cm 2 時其HER的過電位為16 mV,并具有250 h的持久穩定性。此外,在0.1 M KOH條件下,HOR的催化活性達到2.45 A/mg Ru ,分別是Ru/C和Pt/C的38.9倍和6.4倍,其HOR穩定性也比Ru/C和Pt/C更持久。
密度泛函理論(DFT)計算的進一步結構優化表明,金屬Mo離子嵌入Ru晶格中,而MoO 3 吸附在部分氧化的Mo原子上。
因此,Ru納米片的表面電子性質和晶格結構發生了顯著改變,從而優化了中間體的吸附和優異的HER/HOR性能。
此外,在MoO 3 附近H*和OH*在Mo-Ru NSAs上的吸附強度減弱。更重要的是,Mo-Ru位點能使H 2 O自發解離,促進H + 和OH - 的生成。
隨著H*和OH*覆蓋范圍的增加,H*和OH*趨向于向MoO 3 遷移,從而進一步優化了H*和OH*的吸附強度。
MoRu位點與MoO 3 的強耦合使HER和HOR的反應路徑更加有利,促進了其能量上的有利進展。該工作將啟發通過表面和晶格工程構建更先進的雙功能催化劑。
Surface and Lattice Engineered Ruthenium Superstructures towards High-Performance Bifunctional Hydrogen Catalysis. Energy Environ. Sci., 2022 , DOI: 10.1039/D2EE02076A.
https://doi.org/10.1039/D2EE02076A.
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