界面工程促进雪花状Ru/RuO2纳米片氢气氧化性能(英文)

作者：张俊涛; 任国绵; 李德裕; 孔庆宇; 胡志伟; 徐勇^*; 王苏玲; 王璐^*; 曹茂丰; 黄小青^*

来源：Science Bulletin, 2022, 67(20): 2103-2111.

近年来,贵金属钌(Ru)因其具备与铂(Pt)媲美的氢吸附能以及比铂更低的价格被认为是很有前景的氢氧化反应(HOR)和析氢反应(HER)催化剂.然而,目前钌基催化剂在HOR和HER上的大规模应用依然受限于其活性低、稳定性不高等缺点.本文采用湿化学和热处理结合策略制备了具有Ru/RuO2界面的二维雪花纳米片(Ru/RuO2 SNSs).表征和理论计算结果表明, Ru/RuO2 SNSs的界面结构与热处理温度密切相关.因此,可通过改变热处理温度调控界Ru/RuO2界面相互作用,并进一步调控催化剂表面的氢结合能(HBE)和氢氧根结合能(OHBE),从而提高HOR和HER的催化性能.当Ru/RuO-12 SNSs用于催化碱性HOR时,在50 mV的过电位为下,其质量活性达到了9.13 A mgRu,分别是Ru SNSs(0.14 A mg-1Ru)、RuO2 SNSs(0.03 A mg-1Ru)和商用Pt/C(0.43 A mg-1Ru)的65倍、304倍和21倍.此外, Ru/RuO2 SNSs还表现出优异的碱性HER性能.在1 mol L-1 KOH中,当电流密度达到10 mA cm-2时,过电位低至20.2 mV.这项工作不仅开发了一种高效的HOR和HER催化剂,而且对开发新型高效催化剂也起到了重要的推动作用.

• 单位
  厦门大学; 固体表面物理化学国家重点实验室