納米人 雨辰 2020-12-10
析氫反應(HER)的電催化是生產清潔能源應用的一項重要而艱巨的任務。
有鑒于此，武漢理工大學木士春教授和南京曉莊學院劉蘇莉等人，通過混合溶劑策略設計并成功合成了具有豐富結構缺陷的RuRh2雙金屬烯納米合金環，表現出優異的HER催化活性。
本文要點
1）通過將原子構型引入具有豐富缺陷的RuRh2雙金屬烯納米環中，開發了一種高效的析氫催化劑。通過精確構建H+/水吸附強、水離解能壘低、H*結合能接近零的有缺陷的催化界面，來調控催化劑在較寬pH范圍內的HER活性。
2）首先通過密度泛函理論（DFT）計算探索RuRh2雙金屬烯的ΔGH和ΔGB值。如所預期的，就零起始電勢和低Tafel斜率而言，RuRh2雙金屬烯在不同的電解質中表現出出色的活性，其中基準電流密度為10 mA cm-2時的η值小于商用Pt催化劑和其他報道的HER催化劑的η值。
3）設計和構建的RuRh2雙金屬烯納米催化劑具有超低起始電位、高催化活性和在全pH范圍內的良好穩定性。而且，即使在酸性介質中進行30000次循環后，仍能保持穩定的析氫，優于Pt催化劑和其他已報道的HER催化劑。合金效應，由RuRh2引起的應變效應以及由于薄片的厚度而引起的量子尺寸效應可以調整體系的電子結構，從而優化氫的吸附/解吸行為。
總之，缺陷界面工程可以極大地提高催化性能，為獲得高效催化劑提供了很大的潛力。
參考文獻：
Xueqin Mu et al. RuRh Bimetallene Nanoring as High‐efficiency pH‐Universal Catalyst for Hydrogen Evolution Reaction. Advanced Science, 2020.
DOI: 10.1002/advs.202002341
https://doi.org/10.1002/advs.202002341