高活性非晶態(tài)RuCu納米片生長在Cu納米管上用于寬pH下析氫反應(yīng)
發(fā)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(huán)境污染問題逐漸嚴(yán)重，氫氣被認(rèn)為是有潛力替代傳統(tǒng)化石燃料的清潔能源之一。其中，電解水技術(shù)被認(rèn)為是一種大規(guī)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(yīng)動力學(xué)緩慢，這嚴(yán)重制約了電解水制氫技術(shù)的發(fā)展。因此，合理設(shè)計出在寬pH條件下成本低且表現(xiàn)出高活性、高穩(wěn)定性的析氫反應(yīng)電催化劑引起了科研人員的廣泛關(guān)注。
近日，北京化工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院程道建教授課題組通過一種簡單的濕化學(xué)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(tài)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(zhì)中進(jìn)行HER性能測試時，僅需18和73 mV就可達(dá)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(tài)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(jié)構(gòu)可以**地阻止納米片的團(tuán)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(tài)納米片與晶態(tài)NTs之間的界面對于提高其性能至關(guān)重要，因為非晶態(tài)相具有許多不飽和鍵，有利于反應(yīng)物的吸附，而導(dǎo)電性良好的晶態(tài)Cu可以促進(jìn)電子的轉(zhuǎn)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(gòu)建、形貌調(diào)控解決了中性、堿性環(huán)境中析氫催化劑活性低的問題。相關(guān)論文在線發(fā)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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