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廈大EES：Mo-Ru NSAs實(shí)現(xiàn)高性能雙功能氫催化

時(shí)間：2022-11-19 來源： 瀏覽：

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開發(fā)用于析氫/氧化反應(yīng)（HER/HOR）的高性能雙功能電催化劑，對(duì)于高效利用氫能具有重要意義?；诖?， 廈門大學(xué)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(bào)道了一類獨(dú)特的Mo改性Ru納米片（Mo-Ru NSAs）催化劑，其中Mo具有金屬M(fèi)o原子和MoO 3 的獨(dú)特構(gòu)型。
測(cè)試發(fā)現(xiàn)，Mo-Ru NSAs在1 M KOH中當(dāng)電流密度為10 mA/cm 2 時(shí)其HER的過電位為16 mV，并具有250 h的持久穩(wěn)定性。此外，在0.1 M KOH條件下，HOR的催化活性達(dá)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(wěn)定性也比Ru/C和Pt/C更持久。
密度泛函理論（DFT）計(jì)算的進(jìn)一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化表明，金屬M(fèi)o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(zhì)和晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著改變，從而優(yōu)化了中間體的吸附和優(yōu)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(qiáng)度減弱。更重要的是，Mo-Ru位點(diǎn)能使H 2 O自發(fā)解離，促進(jìn)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(jìn)一步優(yōu)化了H*和OH*的吸附強(qiáng)度。
MoRu位點(diǎn)與MoO 3 的強(qiáng)耦合使HER和HOR的反應(yīng)路徑更加有利，促進(jìn)了其能量上的有利進(jìn)展。該工作將啟發(fā)通過表面和晶格工程構(gòu)建更先進(jìn)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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