高活性非晶態RuCu納米片生長在Cu納米管上用于寬pH下析氫反應
發布時間：2020-08-28 作者：Giruy 分享到：
近年來，隨著能源需求不斷增加以及環境污染問題逐漸嚴重，氫氣被認為是有潛力替代傳統化石燃料的清潔能源之一。其中，電解水技術被認為是一種大規模制備氫氣的**途徑，因為其綠色、無碳排放等清潔特征。貴金屬催化劑（如Pt，Rh等）是目前**的析氫催化劑。然而貴金屬催化劑價格昂貴且在堿性和中性電解液中反應動力學緩慢，這嚴重制約了電解水制氫技術的發展。因此，合理設計出在寬pH條件下成本低且表現出高活性、高穩定性的析氫反應電催化劑引起了科研人員的廣泛關注。
近日，北京化工大學化學工程學院程道建教授課題組通過一種簡單的濕化學方法成功地合成出了一種三維釕銅納米晶(3D RuCu NCs)，其中二維非晶態RuCu納米片直接生長在晶體Cu納米管(NTs)上。該催化劑在堿性和中性介質中進行HER性能測試時，僅需18和73 mV就可達到10 mA cm?2的電流密度。接著，通過密度泛函理論（DFT）計算和實驗表明，非晶態納米片表面的Ru位點是高活性中心。此外，由于該催化劑獨特的三維結構可以**地阻止納米片的團聚，這與純納米片相比，該催化劑可以暴露出更多的水裂解表面積。同時，非晶態納米片與晶態NTs之間的界面對于提高其性能至關重要，因為非晶態相具有許多不飽和鍵，有利于反應物的吸附，而導電性良好的晶態Cu可以促進電子的轉移。
研究者相信，此項研究工作為制備**Ru基析氫催化劑提供了一種新的思路，并且通過界面構建、形貌調控解決了中性、堿性環境中析氫催化劑活性低的問題。相關論文在線發表在**期刊Small (DOI: 10.1002/smll.202000924)上，該文章作者為博士研究生曹東，程道建教授為本文通訊作者。
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